本书是学术专著。作者团队设计并生产了具有自主知识产权的大型卷铁心节能系列变压器，实现了大型卷铁心变压器“从0到1”的突破，填补了110kV级以上大型卷铁心牵引变压器设计和制造在世界范围内的空白，与目前广泛应用的叠片式变压器相比，大型卷铁心变压器空载损耗和空载电流降低44％和60％，噪声下降8～15dB，成本下降15％，有效降低了牵引供电系统能耗，经中国铁路总公司技术评审和中国机械工业联合会鉴定，达到国际领先水平。本书围绕大型卷铁心节能牵引变压器“设计-制造-试验”的理论与技术开展研究，解决了其“低损耗设计”“高性能制造”“针对性试验”三大难题，详细阐述了连续卷绕铁心涡流损耗计算方法，开发了“铁心-绕组-支撑结构”全方位匹配的低损耗电磁设计技术，提出了梯级渐变卷铁心与组合式绕组的电磁力解析方法及“损耗-噪声-绝缘-温升”协同最优的大型卷铁心变压器磁路对称的结构型式，实现了变压器损耗和温升的高效、精准计算；提出了损耗、温升、冲击短路等针对性试验方法，实现了大型卷铁心变压器的性能考核，保障了大型卷铁心节能变压器的制造与运行品质。

第1章 绪论
1.1 牵引供电系统简介
1.2 节能型卷铁心牵引变压器概述
1.3 高电压／大容量卷铁心牵引变压器面临的理论与技术问题
1.3.1 理论问题
1.3.2 技术问题
第2章 牵引变压器卷铁心涡流场建模及其损耗计算
2.1 多层梯级渐变硅钢片涡流损耗解析计算方法
2.1.1 二维矩形域涡流场解析计算
2.1.2 单层梯形硅钢片的损耗计算与仿真分析
2.1.3 多级连续梯形硅钢片的涡流损耗计算
2.1.4 小结
2.2 卷铁心电磁各向异性的均质化涡流场分析模型
2.2.1 电磁特性参数的坐标规范
2.2.2 等效电导率矩阵横向参数求解
2.2.3 等效磁导率矩阵法向参数求解
2.2.4 涡流场有限元分析及其损耗计算
2.2.5 模型验证和试验分析
2.2.6 小结
2.3 面向实际工程的卷铁心涡流损耗计算方法
2.3.1 磁通分级约束下的涡流损耗解析计算
2.3.2 非线性磁特征下的涡流损耗解析计算
2.3.3 考虑相异磁边值和非线性磁特性的损耗耦合模型
2.3.4 小结
第3章 卷铁心牵引变压器绕组分布参数建模与计算
3.1 N阶梯形网络电路模型
3.2 分布电感参数计算
3.3 分布电容参数计算
3.3.1 介质的等效介电常数
3.3.2 纵向等值电容参数
3.3.3 对地电容参数
3.3.4 绕组问电容参数
3.4 分布电阻参数计算
3.5 状态空间方程建模
3.6 模型验证与优化
第4章 卷铁心牵引变压器温升建模与热性能分析
4.1 卷铁心牵引变压器传热过程分析
4.1.1 卷铁心牵引变压器的散热方式
4.1.2 流体流动方式
4.1.3 自然油循环理论
4.2 计算流体动力学仿真建模及试验验证
4.2.1 牵引变压器温升试验
4.2.2 牵引变压器温升的计算流体动力学模型
4.3 卷铁心牵引变压器温度场与油流场研究
4.3.1 稳态时卷铁心牵引变压器温度场与油流场研究
4.3.2 阶跃负荷下卷铁心牵弓1变压器温度场与油流场研究
4.3.3 耋续冲击负荷下变压器温度场与油流场研究
4.3.4 冲击负荷时绕组温升影响因素研究
4.3.5 牵引变压器结构优化
4.3.6 热点计算与寿命预测
4.3.7 小结
第5章 卷铁心变压器设计与制造技术
5.1 总体方案与技术指标
5.1.1 主要研究内容
5.1.2 技术条件
5.2 铁心设计
5.2.1 截面直径计算
5.2.2 空载电流计算
5.2.3 空载损耗计算
5.2.4 温度场计算
5.2.5 结构方案
5.2.6 部件强度计算
5.3 绕组及绝缘设计
5.3.1 绕组参数计算
5.3.2 绝缘强度计算
5.3.3 结构方案
5.4 整体设计
5.4.1 漏磁场分析及结构件涡流损耗计算
5.4.2 油流场分析及绕组热点温升计算
5.4.3 短路机械结构方案
5.4.4 过负荷温升控制方案
5.5 制造工艺装备及制造工艺技术
5.5.1 专业制造工艺装备
5.5.2 制造工艺流程
第6章 大型卷铁心牵引变压器故障诊断方法
6.1 绕组故障分析与频率响应法
6.2 极二值化特征量故障诊断方法
6.2.1 频率响应曲线二值化方法
6.2.2 基于二值形态学的图像优化
6.2.3 频率响应曲线分频段方法研究
6.2.4 频率响应曲线图像特征提取
6.2.5 极坐标下图像分析方法
6.3 多分辨率分析故障诊断方法
6.3.1 频响极坐标图
6.3.2 多级极坐标图
6.3.3 图像特征
6.3.4 多级图像特征研究方法
6.4 多级图像特征故障诊断方法
6.4.1 支持向量机基本原理
6.4.2 特征选取及训练流程
6.4.3 智能诊断故障分析
6.5 卷铁心故障电流测评方法
6.5.1 卷铁心组织结构
6.5.2 片间短路时的均匀化建模方法
6.5.3 片间短路故障的三维有限元建模及仿真
6.5.4 多点接地时的均匀化建模方法
6.5.5 多点接地故障建模仿真及验证
6.5.6 多点接地故障模型工程分析
第7章 QYS-R-(31500+25000)/220型卷铁心牵引变压器试验与应用
7.1 样机试验
7.1.1 例行试验
7.1.2 型式试验
7.1.3 特殊试验
7.2 现场应用
参考文献
附录A 主绝缘校验计算过程
附录B 线饼机械强度计算过程