电力变压器线圈内暂态电压计算

本书系统阐述电力变压器等线圈类电力设备内部暂态过程的原理与分析，以及计算机仿真的建模和计算方法。全书共5章。第1章介绍线圈内暂态电压产生的机理及其物理解释；第2章介绍线圈的自然频率分布及频响特性；第3章介绍线圈类装置的分布参数和集总参数的电路建模，阐述白盒子、黑盒子和灰盒子模型的特点、建模方法及用途；第4章介绍线圈等值电路参数的电磁场计算模型及适用范围；第5章介绍线圈等值电路时域与频域方程的建立及求解方法，并重点介绍大型电力变压器雷电冲击电压分布、特快速暂态电压分布的仿真计算和计算用暂态冲击电压波形的模拟等实例。

序
前言
第1章 线圈内暂态电压产生的机理 1
1.1 概述 1
1.2 线圈暂态过程与直线传输线波过程的区别 4
1.3 起始电压分布和最终电压分布 10
1.4 线圈结构与纵向等值电容 14
1.5 线圈的自然频率与暂态过程 19
1.5.1 动态电路(系统)的谐振与固有频率 19
1.5.2 动态电路(系统)的自然频率与暂态响应 20
1.5.3 线圈的自然频率与暂态响应 23
1.6 线圈的局部电磁振荡 24
参考文献 35
第2章 线圈的频率响应特性 37
2.1 概述 37
2.2 线圈系统的网络函数 38
2.3 线圈系统策动点函数的零极点与自然频率 40
2.4 通过实测线圈系统的网络函数获得自然频率分布 44
2.5 线圈系统自然频率响应因子 52
2.6 线圈系统的振型 57
参考文献 64
第3章 线圈类装置的电路建模 65
3.1 概述 65
3.2 线圈类装置的分布参数电路模型 67
3.3 线圈类装置的集总参数电路模型 72
3.4 集总参数电路模型适用频率的分析 76
3.5 一种改进的集总参数电路模型 80
3.6 几种混合建模的白盒子模型 88
3.7 频域分段的混合模型 96
3.8 线圈类装置的黑盒子模型及端口模型简介 100
3.9 线圈类装置的灰盒子模型简介 105
参考文献 112
第4章 线圈等值电路参数的计算 114
4.1 概述 114
4.2 大型空心线圈电感参数的计算 116
4.2.1 自感系数的计算 117
4.2.2 互感系数的计算 121
4.3 忽略铁轭影响的铁心线圈电感的计算 125
4.4 考虑铁轭影响的铁心线圈电感的计算 131
4.5 适合高频暂态仿真的线圈电感的计算 137
4.5.1 甚高频条件下矩形截面圆线圈电感计算的近似公式 137
4.5.2 由电容矩阵获得电感系数矩阵 137
4.5.3 由磁阻矩阵获得电感系数矩阵 139
4.6 漏磁场与考虑铁心特性的磁路相结合的计算模型 141
4.7 线圈几何电容的计算 143
4.7.1 复合绝缘介质等效介电常数的计算 143
4.7.2 近似规则电极几何电容的计算 144
4.7.3 绕组间电容可采用多导体静电场模型计算 144
4.7.4 绕组对油箱的电容可采用边界元方法计算 148
4.8 线圈纵向等值电容的计算 150
4.8.1 雷电冲击条件下线圈纵向等值电容的计算 151
4.8.2 特快速暂态冲击条件下线圈纵向等值电容的计算 157
4.8.3 基于入端阻抗等效的频变入口电容的计算 159
4.9 线圈系统损耗参数或衰减特性的确定 161
4.9.1 线圈导体损耗电阻的估算 161
4.9.2 绝缘介质损耗的估算 168
4.9.3 线圈频率依赖衰减因子的确定方法 172
参考文献 173
第5章 线圈等值电路方程求解方法 176
5.1 概述 176
5.2 多传输线电路方程 177
5.3 集总参数电路方程 179
5.3.1 忽略损耗电阻的节点电压方程 180
5.3.2 考虑损耗电阻的状态方程 181
5.4 多传输线方程的相模变换解法 184
5.5 集总参数电路方程的求解方法 190
5.5.1 基于广义特征值问题的方法 190
5.5.2 基于一般特征值问题的方法 191
5.5.3 数值法求解二阶微分方程 193
5.5.4 集总参数电路方程求解方法的选择 195
5.6 电力变压器雷电冲击电压分布的计算 196
5.6.1 雷电冲击电压波形及频谱 196
5.6.2 线圈剖分单元 198
5.6.3 电路参数计算模型的选择 199
5.6.4 节点电压方程的形成 200
5.6.5 计算全波冲击电压分布初始条件的确定与方程解 202
5.6.6 计算截波冲击电压分布初始条件的确定与方程解 205
5.6.7 实例计算与验证 207
5.7 电力变压器特快速暂态电压分布的计算 210
5.7.1 电路模型的选择 210
5.7.2 电路参数的计算与电路方程形成 211
5.7.3 施加在变压器线端的特快速暂态电压波形 213
5.7.4 方程求解方法 216
5.8 考虑铁磁非线性特性时线圈内暂态电压计算 218
5.8.1 考虑铁磁非线性特性的线圈等值电路模型 219
5.8.2 铁心非线性励磁特性的建模 220
5.8.3 单支路和多支路非线性磁路有效增量磁导的计算 225
5.8.4 计算实例 228
5.9 计算用暂态冲击电压波形的模拟 229
5.9.1 雷电冲击电压波形的模拟 229
5.9.2 操作波冲击电压波形的模拟 233
5.9.3 特快速暂态冲击电压波形的模拟 234
参考文献 241