变压器节能方法与技术改造应用实例PDF电子书下载

第一章　变压器能效和节能变压器类型 1

第一节　概述 1

一、节能紧迫性 1

二、国内外能效对比 3

第二节　电网和用电负载种类 7

一、电网概述 7

二、特高压电网 12

三、用电负载种类 13

第三节　变压器的损耗和效率 14

一、损耗 14

二、效率 18

三、降低损耗的有关问题 19

第四节　变压器发展的回顾和我国产品现状 23

一、变压器发展的回顾 23

二、我国配电变压器的现状 26

第五节　节能变压器的种类简述 33

一、概述 33

二、改进材质节能的变压器 33

三、改造部件结构节能的变压器 34

四、根据工作原理节能的变压器 35

五、其他种类节能变压器 35

第二章　变压器的数据、原理和各时期标准数值 37

第一节　变压器的分类、铭牌和额定值 37

一、用途分类概述 37

二、铭牌和额定值 38

第二节　变压器的工作原理和运行性能 42

一、变压器的基本原理和空载运行 42

二、变压器的负载运行 43

三、变压器的磁路 45

四、变压器的调压方法 46

五、变压器合闸通电时的涌流现象 47

六、电压变动率 48

七、冷却方式和代号 50

第三节　不同联结组对谐波的影响 51

一、Yy、YNy联结的变压器三相组和三相变压器 52

二、Dy、Yd、YNd联结 53

三、影响变压器零序阻抗的因素 54

四、Yz联结 55

第四节　损耗水平代号和各标准损耗数值 56

一、型号中损耗性能水平代号意义 56

二、各种标准损耗数值 58

第三章　叠片式铁心变压器结构 66

第一节　概述 66

一、变压器的组成和结构 66

二、变压器的制造流程 70

三、统一设计变压器的要求要点 72

第二节　变压器的铁心 73

一、铁心的作用和分类 73

二、铁心截面和加工 76

三、铁心的夹紧、捆扎和接地 80

第三节　变压器的绕组 85

一、绕组形式 85

二、层式绕组 88

三、连续式绕组 88

四、螺旋式绕组 90

五、纠结式绕组 91

六、内屏蔽式绕组 91

七、箔式绕组 92

八、“8”字绕组 92

九、分裂式绕组 92

第四节　变压器的绝缘 93

一、绝缘材料等级 93

二、绝缘分类 94

三、主绝缘 94

四、纵绝缘 96

五、绝缘件和压紧装置 97

第五节　油箱、冷却系统和储油柜 100

一、油箱和冷却系统 100

二、储油柜的种类 103

第四章　采用先进材料、工艺、设计方法降低空载损耗 107

第一节　空载损耗概述 107

一、填充系数和工艺系数及叠装系数 107

二、空载损耗和降低的主要途径 108

三、空载损耗和空载电流的影响因素 110

第二节　采用细畴高导磁硅钢片和非晶合金片 112

一、硅钢片的性能 112

二、HI-B高导磁硅钢片 115

三、激光照射、机械压痕和等离子处理的高导磁硅钢片 118

四、非晶合金和速冷法制成的硅钢片 119

第三节　空载损耗的解析技术 120

一、解析技术概述 120

二、铁心解析技术的应用 121

三、应用解析对铁心损耗的计算 122

四、铁心损耗分布 124

第四节　减小工艺系数 124

一、工艺系数和叠片系数计算实例 124

二、冲剪加工对工艺系数的影响 125

三、冲剪设备和刀具、调整的重要性 125

第五节　阶梯叠接缝 128

一、概述 128

二、铁心接缝级数与磁密的关系 129

三、实现“阶梯叠”的生产设备 130

四、“阶梯叠”与“交错叠”的空载损耗实测比较 131

五、“阶梯叠”中每阶片数对降损的影响 132

六、采用阶梯接缝降低铁心角部损耗 135

第五章　改进铁心结构降低空载损耗 136

第一节　改进铁心结构 136

一、综述 136

二、减小铁心塔接宽度和采用“凸”字形铁轭降损 136

三、少混或不混硅钢片 138

四、采用圆柱矩轭或椭圆形铁心 139

第二节　铁心不叠上铁轭工艺 141

一、叠装工装 141

二、叠装工艺 141

三、经济效益 142

第三节　选择合适片宽减少铁心角重 143

一、铁心片宽与铁心角重的关系 143

二、减少角重的措施 146

第四节　减小铁心窗口尺寸和降噪节能 146

一、减小铁心窗口尺寸 146

二、设计无共振铁心实现节能 148

第五节　减小变压器高次谐波降低损耗 149

一、由于铁磁材料饱和所产生的奇次谐波 149

二、由于直流偏磁所产生的偶次谐波 150

三、减小高次谐波的措施 152

第六节　合理选择心柱、主轭、旁轭截面和结构 153

一、减小铁心主轭和旁轭的质量 153

二、合理分配主轭、旁轭和边柱的截面积 156

三、三相四框五柱铁心优良结构的确定 157

第七节　加插硅钢片来解决空载损耗过大的方法 159

一、空载数值超标的原因 159

二、解决方法 159

第八节　改造时降低空载损耗的简易方法 161

一、每层叠片数不同对磁通密度的影响 161

二、每层叠片数对空载损耗影响 161

三、混合叠片法 161

第六章　采用先进材料和设计方法降低负载损耗 163

第一节　负载损耗概述 163

一、综述 163

二、绕组直流电阻损耗 163

三、导线的涡流损耗 164

四、环流损耗 164

五、引线损耗 166

六、结构件的杂散损耗 166

第二节　降低负载损耗方法概述 166

一、实施具体方法 166

二、导线尺寸选择和顺序翻头法 169

三、完全翻头法 170

四、翻不翻头比较和导线宽度影响 171

第三节　采用低损低阻导线 172

一、概述 172

二、换位导线的应用 174

三、组合导线的应用 177

四、应用碳纤维复合导线的前景 179

第四节　漏磁分析和涡损计算 180

一、绕组漏磁场分析 180

二、干式变压器漏磁场研究 183

三、涡流损耗计算 185

第五节　解决负载损耗过大的方法 190

一、负载损耗过大的分析方法 190

二、绕组涡流损耗和构件杂损计算（30.5℃） 191

三、故障原因分析和验证 192

第七章　采用先进的结构降低负载损耗 193

第一节　油纸绝缘结构概述 193

一、变压器油 193

二、相对介电常数 193

三、液体电介质击穿机理 195

四、变压器油的工频击穿特性 195

五、油中沿面放电 196

六、油—屏障绝缘 196

第二节　绝缘结构的特点和利用 198

一、利用油的“距离效应” 198

二、利用油的“体积效应” 199

三、受潮油浸纸随含水量增加耐压强度下降 200

四、利用油中绝缘层的“厚度效应” 200

五、油中放隔板的位置选择 201

六、主绝缘节能结构 202

七、出口配电变压器的绝缘结构 205

第三节　采用先进的绝缘结构 206

一、采用适用绕组，提高填充系数 206

二、改进结构提高填充系数 207

三、增加绝缘隔板 208

第四节　优选绕组内部保护 209

一、概述 209

二、实际采用的保护措施及结构 211

三、纠结式绕组 214

四、内屏蔽式绕组（插入电容式绕组） 214

第五节　导线换位和双头并绕 215

一、概述 215

二、环流损耗的计算 217

三、不完全换位引起的环流损耗 217

四、三列螺旋式绕组换位 221

五、铜箔双头并绕节能 221

六、绕线工艺的改进 223

第六节　采用长圆形等绕组和YynO联结及降高度节能 223

一、采用长圆形铁心、长圆形绕组节能 223

二、采用矩形带圆角绕组节能 224

三、采用YynO联结节能 224

四、降低干式变压器绕组高度节能 225

第八章　降低杂散损耗和辅助损耗的方法 226

第一节　杂散损耗和降低方法 226

一、概述 226

二、降低杂散损耗的方法 227

三、穿板引线引起的涡损和局部过热 229

第二节　降低油箱杂损和辅助损耗的方法 232

一、油箱损耗的计算 232

二、油箱损耗分布 233

三、减少箱壁涡流损耗的措施 233

四、设计控制漏磁通 234

五、有效的冷却控制和蒸发冷却变压器 234

六、降低辅助设备的损耗 235

七、变频调压式冷却器电源的使用 235

八、综合利用变压器废热降能 235

第三节　新型风冷却器的优点和旧型更新 235

一、风冷却器的发展和各时期风冷却器的特点 235

二、旧型、较新型、新型冷却器的比较 239

三、更新改造 240

第四节　老式（旧型）冷却系统的更新改造 241

一、苏州供电修试所改造实例 241

二、衢州电力局改造实例 243

三、不换冷却器只换部件改造实例 244

四、电厂主变压器风冷却器旧改新实例 244

五、二次改造由差变优实例 244

第五节　强油导向风冷改自冷和风冷 246

一、改造分析 246

二、冷却系统改造及改造后运行情况 247

第六节　提高变压器冷却效果方法 248

一、调换进出风向提高冷却效果 248

二、水冷改风冷 249

三、冷却系统智能监控装置 250

第九章　变压器的节能优化设计 251

第一节　概述和变压器主绝缘结构改进 251

一、概述 251

二、变压器主绝缘结构改进 253

第二节　变压器的优化设计 256

一、优化变压器设计的几个思路 256

二、油浸变压器优化设计实例 257

三、干式变压器优化设计 258

第三节　变压器低损耗的优化设计 261

一、磁通密度和工作状态分析 261

二、变压器结构参数与技术经济参数 262

三、总损耗最低设计 264

四、负载损耗最优设计 265

五、计算实例 265

第四节　以损耗折算费用的能效优化设计 266

一、损耗和价格的计算 266

二、能效优化算法 268

三、方案对比实例 269

第五节　以软件来优化设计实例 271

一、电磁优化设计 271

二、主绝缘布置 272

三、变压器屏蔽安排 273

第六节　长圆形、椭圆形、长十字形铁心变压器 273

一、长圆形铁心变压器 273

二、椭圆形铁心变压器 275

三、长十字形铁心变压器 277

第七节　椭圆形铁心截面的设计和计算 279

一、椭圆形铁心求解方法 279

二、椭圆形截面铁心叠积尺寸设计 280

三、三相三柱角重计算 281

四、椭圆周长计算 281

第十章　调压节能方式和新型冷却器 283

第一节　调压节能方式比较 283

一、粗细调压和正反调压节能、节材比较 283

二、线性调压和正反调压节能、节材比较 287

第二节　提高变压器散热能力的研究 288

一、新式片式散热器 288

二、9Q系列轴流冷却风机开发 290

三、抬高散热器提高冷却效果 291

四、加小油泵的自冷变压器 292

第三节　热管在变压器中的应用 293

一、热管原理和在箱式变电站散热器的应用 293

二、半埋式热管预装式变电站和组合式变压器 294

第四节　热管变压器和热管分体散热新技术 298

一、热管变压器 298

二、自冷式热管分体散热新技术 301

第五节　新型风冷控制系统和冷却器系统 304

一、新型SPS系列变压器风冷控制系统 304

二、新型冷却器系统 306

第十一章　壳式变压器的节能作用和结构 307

第一节　壳式变压器概述 307

一、壳式变压器生产情况 307

二、壳式变压器的特点 308

第二节　壳式变压器制作关键工艺 309

一、制作过程和结构要点 309

二、工艺要点 310

第三节　壳式电炉变压器的制作和节能效益 312

一、壳式电炉变压器的结构和优点 312

二、变压器实例 314

三、电炉变压器采用壳式结构和心式结构的工艺性能对比 316

第四节　壳式变压器的节能作用和特点 316

一、心式和壳式变压器的具体比较 316

二、壳式变压器的具体优缺点 318

三、生产壳式变压器的难点 321

第五节　壳式变压器铁心磁通的计算 322

一、等值磁路的建立 322

二、建立磁路的相关方程式 323

三、方程求解实例 324

四、磁路的性质特点分析和谐波磁通 324

第六节　壳式变压器故障分析 325

一、壳式变压器的检查和处理情况 325

一、原因分析 327

第十二章　减少噪声和治理噪声的节能思路 328

第一节　噪声的基础知识 328

一、声学的若干概念 328

二、噪声概念 330

三、等响度曲线 334

四、噪声的标准要求 335

第二节　噪声的影响因素 337

一、变压器噪声的组成 337

二、硅钢片磁致伸缩特点 338

三、硅钢片材质的影响 339

四、内部应力的影响 340

五、绝缘膜影响 341

六、磁力线与压延方向夹角对伸缩的影响 341

七、温度对磁致伸缩的影响 341

八、磁通密度与磁致伸缩及噪声的影响 342

九、铁心的接缝方式对噪声影响 342

第三节　变压器降低噪声的方法 343

一、降低铁心磁通密度 344

二、采用高导磁优质硅钢片 344

三、铁心结构尺寸的合理选择 345

四、阶梯叠接缝 345

五、采用先进的加工工艺和设备 345

六、增大铁轭截面积以减小铁轭中的磁通密度 345

七、避免铁心共振 345

八、减少硅钢片内应力 346

九、铁心表面涂胶 346

十、下铁轭与木垫块间空隙填充环氧腻子 346

十一、在铁心垫脚与箱底间放置减振橡胶 346

十二、改善铁心的夹紧质量 346

十三、分隔铁心与低压绕组间的气隙 346

十四、运行条件引起的变压器噪声及其降低措施 347

十五、环境对噪声的影响及控制 348

十六、强油风冷却器降噪分析 348

十七、加厚油箱和增加加强筋 350

十八、采用自冷方式 350

十九、采用低噪声风冷却器降低变压器噪声 350

二十、采用波纹管等减振装置 351

第四节　噪声的外部治理 351

一、变电所房屋建筑布局上防噪声 351

二、将变压器放置在地下或半地下 351

三、隔噪声技术措施 351

四、在油箱中装隔声围屏 354

五、隔声油箱 354

六、隔声墙 355

七、隔声室 356

八、变压器配置吸声墙 357

九、变压器装双层壳体 357

十、选用高弹性、小阻尼材料来降噪 357

十一、变压器加防声罩 358

十二、隔振与阻尼 358

十三、振动及控制 358

十四、吸声和消声 359

十五、有源消声 362

十六、采用风扇消声装置 364

第十三章　低噪声变压器的节能设计和工艺 365

第一节　概述 365

第二节　低噪声变压器噪声的设计计算 365

一、变压器箱内噪声计算 365

二、变压器箱外噪声衰减计算 366

三、变压器合成噪声的计算 366

四、铁心固有频率的计算 366

第三节　降低变压器噪声源的主要设计方法、工艺和结构 367

一、选用高导磁优质硅钢片 367

二、优化计算来选取有利的铁心参数 367

三、改进铁心结构并采用先进的叠装和装配工艺 367

四、针对噪声传播途径改进变压器的结构 368

第四节　冷却系统的降噪措施和隔声结构 368

一、冷却系统降噪 368

二、隔声结构的设计 369

第十四章　高损耗变压器的节能改造论证 372

第一节　新购低损变压器及更换高损变压器经济和节能分析 372

一、电网现状和国家规定 372

二、投资回报测算数学模型 373

三、新购买S11型配电变压器的投资回报测算 373

四、更换S9型配电变压器的投资回报测算 374

五、更换S7型或更早的配电变压器的投资回报测算 374

六、非晶合金铁心变压器的经济性评价 375

七、采购和更换结论 378

第二节　概述和旧变压器改制前的检查 379

一、旧变压器改制概述 379

二、旧变压器改制前的检查 379

第三节　改造方案分析和计算 381

一、改造指标 381

二、高损耗变压器改造方案和计算 381

三、改制方法 384

四、具体改制步骤 386

五、变压器降容改造实例 387

第四节　改造的技术要求 387

一、低压绕组 387

二、高压绕组 388

三、层间绝缘 388

四、绕组质量标准 388

五、绕组的组装及绝缘结构 393

六、分接开关 396

七、铁心 396

八、油箱和附件（壳体） 398

第十五章　高损耗变压器节能改造的具体方法 399

第一节　具体改造方法 399

一、更换绕组法 399

二、更换绕组同时更换上铁轭 401

三、同时换铁心和绕组 401

四、节约投资计算 401

五、主变压器增容改造实例 402

六、为实施20kV电压制的主、配变压器改造 403

第二节　拆装改造变压器的有关标准和要求 405

一、改造检修前的准备工作 405

二、待改变压器的外部检查 405

三、变压器的拆卸和吊心工作及质量标准 405

四、油箱的检查及质量标准 406

五、套管的检修及质量标准 407

六、分接开关和引线的检修及质量标准 408

七、变压器器身的检查 408

八、变压器器身的分解及绕组和铁心质量标准 410

第三节　改造时新绕组绕制和变压器装配 416

一、新绕组绕制前的准备工作 416

二、新绕组的绕制和接头焊接 417

三、绕组的浸漆和烘干 417

四、变压器的绝缘装配及绝缘距离 418

五、变压器的装配 418

六、变压器的总装 419

第四节　高损耗变压器更新改造优化设计程序 420

一、优化设计的数学模型 420

二、优化设计的算法 421

三、更新改造的设计程序及其说明 422

第五节　变压器加装有载分接开关 423

一、开关的选择 423

二、改装类型 423

三、安装时要进行的工作 425

参考文献 427