电力变压器绕组波过程仿真软件开发

摘要

电力变压器绕组波过程计算是变压器设计中非常重要的部分，主要任务是考核变压器纵绝缘在冲击电压作用下的绝缘能力。本文在总结有关文献的基础上，首次使用ANSYS有限元软件的APDL程序语言同MATLAB混合编程，开发一款新的波过程仿真软件。
　　在等值电路方面，本文在忽略了电阻的条件下建立了高压绕组的等值电路模型，该模型由纵向电容、对地电容和电感组成。然后对该等值电路进行求解，推导出了节点电位计算公式和电位梯度计算公式。
　　在电容计算方面，本文对比论证了解析法求解电容和有限元法求解电容的误差产生原因后，认为有限元法求解电容时考虑到了电场边缘效应的因素，因而计算的结果比解析法更为准确。本文使用ANSYS有限元软件计算绕组的匝间几何电容、饼间几何电容和对地电容。
　　在波过程仿真软件开发方面，本文使用ANSYS有限元软件的APDL程序语言和MATLAB程序语言混合编程。首先使用APDL程序语言编写了计算电容的程序以备MATLAB调用;然后使用MATLAB的GUI工具制作了软件的操作界面;最后使用MATLAB程序语言编写了波过程计算程序，完成仿真软件的开发。在通过软件的操作界面输入计算波过程所需的参数后，软件会调用ANSYS有限元软件进行电容计算，再把计算结果通过ANSYS同MATLAB之间的通信传递回MATLAB程序中，最后完成波过程计算。
　　本文最后使用该软件对两台型号为SFSZ11-63000/220和SZ9-50000/110的电力变压器的高压绕组做波过程计算，并得到了高压绕组在标准雷电冲击全波和雷电冲击截波两种冲击波作用下的起始电位分布、起始电位梯度、各个线饼的冲击响应，并且以坐标图的方式显示计算结果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 课题的国内外研究现状

1．2．1 等值电路方面

1．2．2 波过程计算方法方面

1．2．3 波过程软件开发方面

1．2．4 ANSYS有限元软件二次开发方面

1．3 课题研究的主要内容

第2章 电力变压器绕组参数的计算

2．1 电力变压器绕组的等值电路

2．1．1 节点电位计算

2．1．2 起始电位分布计算

2．2 电容参数的计算

2．2．1 分布电容的计算

2．2．2 纵向电容的计算

2．3 电感参数的计算

2．4 雷电波形的参数

2．4．1 标准雷电冲击全波

2．4．2 标准雷电冲击截波

2．5 本章小结

第3章 波过程仿真软件的开发

3．1 开发软件方案的选择

3．2 软件设计思想

3．3 APDL语言

3．4 编写软件程序

3．4．1 MATLAB GUI简介

3．4．2 用户界面设计

3．4．3 ANSYS和MATLAB的通信

3．5 本章小结

第4章 使用波过程仿真软件计算实例

4．1 纠结-连续式电力变压器波过程计算

4．1．1 在标准雷电冲击全波作用下的波过程计算

4．1．2 在标准雷电冲击截波作用下的波过程计算

4．2 内屏蔽-连续式电力变压器波过程计算

4．2．1 在标准雷电冲击全波作用下的波过程计算

4．2．2 在标准雷电冲击截波作用下的波过程计算

4．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢