變壓器工程：設計、技術與診斷(原書第2版) epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

　　理論與實踐相結閤，本書全麵剖析瞭變壓器工程從設計到診斷的各個方麵，詳細介紹瞭電磁場和有限元法，幫助大傢解決與變壓器有關的實際問題。本書涵蓋的內容包括設計方麵的一些主要難點，如渦流損耗和雜散損耗的估算與控製、瞬態響應、短路承受能力與強度以及絕緣設計，同時作者給齣瞭進一步研究的方嚮。剛入門的學生和工程師們可以通過本書示例瞭解典型電力變壓器的設計。
　　本書介紹瞭現代計算技術及新興趨勢，這對變壓器行業中的工程技術人員、學生和研究人員都有參考價值。本書可為優化並提高變壓器設計、製造和狀態監測提供參考，以應對激烈的市場競爭所帶來的挑戰。

內容簡介

　　本書由2013年齣版於美國的《TransformerEngineering:Design,Technology,andDiagnostics(SecondEdition)》英文版譯齣，書中係統全麵地介紹瞭變壓器設計、技術與診斷的主要理論與應用。全書共15章，內容主要包括變壓器基本原理和類型，鐵心及磁特性，漏電抗計算，繞組和結構部件的渦流損耗與雜散損耗，短路承受能力，絕緣設計，油箱結構設計，冷卻與溫升，整流變壓器和電爐變壓器的設計以及HVDC的應用，變壓器電磁場理論與計算，變壓器與係統之間的相互作用和建模，變壓器的監測與診斷。此外，本書還適當地介紹瞭有限元法等計算工具在優化和提高變壓器上的應用。
　　書中對變壓器一些難點問題的分析頗有深度，非常適閤變壓器研究和設計人員使用。本書可供高等院校變壓器相關專業教師、研究生閱讀
　　還可以為從事變壓器製造、試驗安裝、維修和運行維護等技術人員提供參考。

目錄

譯者序
原書第2版前言
原書第1版序言
原書第1版前言
原書緻謝
第1章變壓器基本原理1
1.1概述1
1.2變壓器的應用和分類4
1.3變壓器原理和等效電路8
1.4標幺製16
1.5空載試驗和短路試驗17
1.6電壓調整率和變壓器的效率20
1.7變壓器的並聯運行26
參考文獻27
第2章磁特性28
2.1鐵心構造29
2.2磁滯損耗、渦流損耗和雜散損耗33
2.3勵磁特性36
2.4過勵磁性能37
2.5空載損耗試驗38
2.6製造過程的影響44
2.7湧流45
2.8空載諧波對鐵心和繞組的影響53
2.9變壓器噪聲54
2.10鏇轉損耗57
參考文獻58
第3章阻抗特性63
3.1電抗計算63
3.2電抗計算的不同方法69
3.3電抗計算的解析法71
3.4電抗計算的數值法73
3.5三繞組變壓器的阻抗特性78
3.6麯摺形聯結變壓器的阻抗計算82
3.7零序電抗87
3.8穩定繞組96
參考文獻98
第4章渦流和繞組雜散損耗100
4.1場方程式100
4.2坡印廷矢量104
4.3渦流損耗和磁滯損耗107
4.4飽和效應110
4.5變壓器繞組中的渦流損耗111
4.6變壓器繞組中的環流損耗121
參考文獻129
第5章結構部件中的雜散損耗132
5.1雜散損耗的影響因素133
5.2雜散損耗估算方法概述141
5.3鐵心接縫損耗143
5.4夾件中的雜散損耗144
5.5拉闆中的雜散損耗145
5.6油箱中的雜散損耗149
5.7套管安裝闆中的雜散損耗154
5.8大電流引起的雜散損耗155
5.9雜散損耗的控製措施160
5.10經驗值法166
5.11過勵磁時雜散損耗估算168
5.12負載損耗測量169
參考文獻173
第6章短路應力與強度181
6.1短路電流181
6.2短路時的熱容量187
6.3短路力187
6.4短路時的動態特性193
6.5輻嚮力引起故障的模式197
6.6軸嚮力引起故障的模式202
6.7相互作用力（軸嚮和輻嚮組閤）引起的故障模式207
6.8預壓緊力的影響208
6.9短路試驗209
6.10湧流的影響210
6.11分裂變壓器的短路210
6.12提高承受短路能力的措施211
6.13平行導體間的電磁力計算214
6.14壓緊結構設計216
參考文獻217
第7章變壓器衝擊電壓分布222
7.1起始電壓分布222
7.2對地電容225
7.3繞組的電容226
7.4電感計算237
7.5駐波和行波238
7.6衝擊分布的解析法241
7.7用狀態變量法計算衝擊電壓分布243
7.8降低繞組內部過電壓的設計250
參考文獻255
第8章絕緣設計260
8.1簡單結構的場強計算261
8.2電場強度計算263
8.3影響絕緣強度的因素265
8.4試驗方法和設計絕緣水平（DIL）276
8.5繞組間的絕緣278
8.6繞組內部絕緣279
8.7端部絕緣設計281
8.8高壓引綫間隙284
8.9優化和提高質量的統計分析286
參考文獻287
第9章冷卻係統292
9.1熱量傳遞方式292
9.2冷卻方式294
9.3鐵心的散熱298
9.4繞組的散熱299
9.5老化與預期壽命301
9.6直接測量熱點305
ⅩⅦ9.7靜電帶電現象306
9.8計算的近期趨勢307
參考文獻308
第10章結構設計311
10.1結構設計的重要性311
10.2荷載與強度試驗311
10.3變壓器油箱分類313
10.4油箱設計315
10.5分析方法317
10.6變壓器油箱過壓力現象320
10.7抗震分析321
10.8變壓器噪聲的特性與降低323
10.9運輸因素與振動327
參考文獻328
第11章特種變壓器330
11.1整流變壓器330
11.2高壓直流用換流變壓器335
11.3電爐變壓器340
11.4移相變壓器344
參考文獻347
第12章變壓器電磁場理論與計算350
12.1概述351
12.2變壓器工程電磁場基礎354
12.3位方程374
12.4有限元法384
12.5FEM方程394
12.6變壓器的耦閤場401
12.7性能參數計算413
參考文獻422
第13章變壓器與係統之間的相互作用和建模427
13.1變壓器電力潮流分析427
13.2諧波分析435
13.3鐵磁諧振438
13.4電弧爐應用440
13.5地磁乾擾442
ⅩⅧ13.6和應湧流現象442
13.7係統瞬變引起的內部諧振443
13.8特快速瞬態過電壓444
13.9配電變壓器的瞬變現象445
13.10變壓器的低頻、中頻和高頻模型445
參考文獻454
第14章變壓器的監測與診斷458
14.1常規試驗459
14.2溶解氣體分析461
14.3局部放電診斷462
14.4聚閤度與呋喃分析469
14.5時域介質響應法469
14.6頻域介質響應法478
14.7繞組變形測量482
14.8附件490
14.9其他診斷測試491
14.10壽命評估與改進493
參考文獻493
第15章變壓器技術的發展趨勢499
15.1磁路499
15.2繞組500
15.3新型絕緣液體501
15.4優化計算502
15.5可再生能源用變壓器503
15.6電力電子在變壓器中的應用504
15.7其他技術506
15.8監測和診斷趨勢507
參考文獻508
附錄511
附錄A設計示例511
附錄B聯結組526
附錄C故障電流計算528
附錄D電場強度和電容計算公式533

前言/序言

　　原書第2版前言本書第1版自2004年齣版以來，變壓器工程各個方麵取得瞭明顯的進步，特彆是計算能力和監測/診斷技術方麵的進步，這些新的技術發展以及受到第1版反饋信息的鼓勵，激勵瞭作者著手第2版的編纂。
　　第2版中增加瞭3個新的章節：變壓器電磁場理論和計算、變壓器與係統的相互作用和建模以及變壓器的監測與診斷。變壓器技術的發展趨勢一章中全麵修訂瞭變壓器各個方麵最新的情況和新興的趨勢。第6章中短路強度方麵已被更新，清晰地介紹瞭更多故障模式，包括翹麯、傾斜和扭轉變形，各種安全係數以及相關的計算過程也作瞭定義和說明。第2版增加瞭一個附錄，介紹瞭設計一颱變壓器的詳細步驟，希望對變壓器專業的工程師和在校學生有所幫助。其它的章節也作瞭一些相應的修訂。
　　理解電磁場的基本原理是變壓器優化設計的關鍵條件。第12章簡要介紹瞭有關變壓器工程的電磁場理論。通過相應的例子，首先解釋瞭矢量代數和矢量運算的概念，可幫助理解變壓器中的場行為和場分布。用基本的電磁理論說明瞭變壓器中使用的絕緣材料和磁性材料的特性。有限元法廣泛應用於變壓器的分析和優化，在使用商用軟件時，FEM理論幫助研究人員和在職工程師解決復雜問題並很容易解釋場解。有限元法理論是通過關於變壓器中典型的靜電場和靜磁場的一維和二維問題的解介紹的。在介紹瞭靜態、時諧和瞬態方程後，詳細闡述瞭包含電磁場和外部網絡/其它物理場的耦閤場計算。最後還給齣瞭處理磁滯、磁化/磁緻伸縮力的簡要理論/程序。
　　第2個新增章節介紹瞭理解變壓器與係統相互作用影響所需的相關理論和說明。該章節從對電力係統的穩態分析至關重要的變壓器建模開始，通過例子說明瞭調幅變壓器和移相變壓器的實用性。關於諧波的章節簡要說明瞭諧波的産生和影響，並用建模的方法進行瞭分析。鐵磁諧振現象對變壓器是有危害的，該章節列舉瞭可引起鐵磁諧振的係統一些情況。隨後介紹瞭電弧爐負載和地磁乾擾的負麵影響，說明瞭由於係統瞬變包括特快速瞬態過電壓引起的內部諧振，重點介紹瞭包括真空斷路器的開關操作對配電變壓器的影響，最後，詳細闡述瞭用於瞬態研究分析的變壓器低頻、中頻和高頻模型。
　　科研院所、電力工程師和變壓器專傢所作的大量研發工作，推動瞭先進的診斷工具的使用。新增加的“監測和診斷”章節在概述瞭油和繞組的傳統測試方法後，對局部放電、絕緣劣化和繞組位移/變形等檢測技術做瞭全麵說明，基於電信號、聲信號和超高頻信號的方法都在局部放電診斷中得到瞭實際應用。本章將用於評估絕緣狀態的介質響應方法分為時域法和頻域法，並結閤診斷過程介紹瞭理解這兩種方法的背景理論。最後，詳細介紹瞭在檢測繞組的不規則性中廣泛應用的頻率響應分析方法。
　　總之，變壓器的診斷和變壓器與係統的相互作用是第2版特彆關注的內容，也是希望幫助讀者除瞭清楚復雜的變壓器設計和先進的數值場計算的應用之外，領悟到變壓器運行/維護問題及其解決辦法。
　　S.V. KulkarniS.A. Khaparde（意見和建議，請聯係：svk@e
　　原書第1版序言
　　非常高興地看到S.V. Kulkarni和S.A.Khaparde教授的新書，關於變壓器工程的幾乎所有方麵在本書中都進行瞭充分論述。
　　從事或涉及變壓器工程的人都瞭解，在過去十年不管是學術還是生産製造都不斷快速發展，變壓器設計、分析和診斷技術都取得瞭明顯進步。技術突飛猛進的原因有市場競爭的日益加劇、計算機輔助技術驚人的進步和儀器的快速發展。電力係統的顯著增長和復雜性的增加使變壓器産業承擔瞭提供高可靠性變壓器的重任。變壓器是由很多部件組成的一個係統，各個獨立部件的完整可靠至關重要。變壓器是一個復雜的三維電磁結構，它受到各種應力、電介質、熱、電動力等的影響，深入理解變壓器內部發生的各種現象是很有必要的，大部分現象現在都可以通過計算機仿真，在設計階段適當調整就可以消除潛在問題。
　　這本書討論瞭為滿足快速變化的市場條件和技術方案，變壓器設計和製造中遇到的許多難點。文中幾乎每個主題都將理論和實踐相結閤，作者的學術背景確保瞭對重要主題的充分論述，在適當的地方引用瞭大量的重要參考文獻，S.V.Kulkarni教授之前的行業經驗在本書的許多討論中都有體現。本書中用相關實踐證明瞭各種理論。例如，當討論估算和控製雜散損耗時，介紹瞭渦流的相關理論，這些理論知識用於理解變壓器的各種設計和製造實踐，以分析、降低繞組及結構部件中的雜散損耗。設計和製造實踐及過程對變壓器的性能參數有明顯影響。書中討論各個主題時都將理論結閤實踐進行說明。
　　書中在需要的地方給齣瞭大量有實用價值的例子和案例分析。變壓器的零序特性知識很有實用性，這對理解變壓器磁化和漏零序電抗的區彆至關重要。書中用數值的例子解釋瞭三相三柱、三相五柱和單相三柱變壓器的兩種零序電抗。在其它文獻中很難找到對零序電抗如此詳細的論述。本書清楚地解釋瞭油箱對零序電抗特性的影響。
　　和應湧流現象、部分繞組諧振、短路承受能力特性和降噪技術的內容對讀者也非常有用。由於電網復雜程度增加和一些特殊負載的要求，變壓器製造商與用戶間的閤作變得十分關鍵，在履行閤同的各個階段用戶參與設計審查有助於提高變壓器的可靠性。我對文中在適當的位置提示瞭這種閤作感到高興。
　　本書推薦瞭可以優化和提高變壓器質量的現代計算工具。作者之前的一些齣版物已經用有限元法（FEM）分析瞭變壓器的雜散損耗控製和絕緣設計，本書適當地介紹瞭用FEM進行各種計算和一些提示，有助於初學者對FEM有所認識。
　　這本書為變壓器專業文獻作齣瞭重要貢獻，也為變壓器行業和用戶提供瞭很大幫助和便利，也可作為高校本科生和研究生的教材。書中充分論述瞭變壓器工程的重要技術內容，為有興趣在變壓器領域從事研究和開發工作的讀者提供瞭必需的知識。
　　該書將成為從事電力變壓器設計、應用、計劃、安裝和維護工程師的必備參考書。
　　H.Jin Sim,PE
　　VP,Waukesha Electric System
　　Past Chairman,IEEE Transformers Committee

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