快速暂态过电压及其在变压器绕组上分布的分析与计算

摘要

气体绝缘全封闭式组合电器(GIS)中，由于隔离开关操作所引起的快速暂态过电压(VFTO)具有上升时间短及幅值高的特点，具有几纳秒到几十纳秒的波头，这种具有截波特征的快速暂态过电压对于 GIS 设备不同部位，如母线支撑件、套管以及开关本身的绝缘都有很大的危害，影响开关设备本身的可靠性，甚至危及到相连设备变压器的绝缘性能。 本文首先针对GIS中隔离开关分合母线充电电流时产生的快速暂态过电压电路，给出了元件的动态电路模型和参数值，建立了暂态过电压计算的节点电压方程，从而对快速暂态过电压进行了数值模拟，计算了不同部位的暂态过电压的波形，给出了不同元件上暂态过电压的幅值及发生时间，讨论了元件参数变化对VFTO幅值的影响，分析了VFTO的频率及幅值特征，从而研究VFTO对GIS设备中元件绝缘的影响。 VFTO对GIS的相连设备电力变压器的绝缘构成了威胁。本文针对VFTO的特点，利用变压器的分布参数的暂态电路模型，建立了求解电力变压器绕组匝间和饼间的暂态过电压的节点电压方程，并对暂态网络进行了求解，计算了变压器绕组匝间和饼间的暂态过电压分布，给出了匝间和饼间的最大过电压幅值及发生位置。 针对VFTO的特点，建立变压器以一饼为一根传输线的多导体传输线模型(MTL)，给出了求解的数学模型，并利用时域有限差分法(FDTD)对变压器绕组中的暂态电压分布进行计算，与利用分布参数暂态电路模型对绕组暂态电压分布进行计算的结果相比较，结果表明，以线匝为单元对绕组暂态电压进行计算更能反映变压器绕组的暂态电压分布，所有计算结果对GIS及相连设备的绝缘设计提供理论支持和技术参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题的目的及意义

1.2国内外的主要研究现状

1.2.1快速暂态过电压的国内外研究现状

1.2.2变压器绕组暂态电压分布的国内外研究现状

1.3本课题研究的主要内容

2 GIS元件的暂态电路模型及参数的选取

2.1引言

2.2 GIS的电路元件的暂态模型

2.3 GIS中元件参数的选取

2.4小结

3实际GIS中VFTO的数值模拟

3.1 GIS的暂态电路模型及计算的数学模型

3.2 GIS的暂态等值电路的建立

3.3数值模拟结果

3.4影响因素分析

3.4.1支撑绝缘子等值电容

3.4.2残余电荷电压

3.4.3变压器入口电容

3.5小结

4变压器绕组暂态电压分布的计算

4.1变压器绕组的分布参数暂态电路模型

4.1.1电感参数的计算

4.1.2电容参数的计算

4.2 VFTO作用下绕组暂态电压的计算及结果

4.2.1求解的数学模型

4.2.2变压器绕组暂态电压的计算及结果

4.3变压器绕组的多导体传输线模型

4.3.1多导体传输线模型

4.3.2计算的数学模型

4.3.3计算结果

4.4计算结果的比较

4.5小结

5结论

参考文献

在学研究成果

致 谢