特高压电力变压器波过程及绕组模型研究

摘要

特高压电力变压器是特高压智能电网的骨干设备，其显著特点是电压等级高、负载容量大，其运行可靠性是电网安全稳定运行的基础。在系统运行过程中，电力变压器易受各种内外部过电压的影响，尤其是雷电冲击过电压，对变压器绕组绝缘结构的影响更大。特高压变压器的电压水平高，并受运输条件的限制，其尺寸、绝缘距离、绝缘厚度等不能无限增大。因此，在进行特高压变压器设计时，首先应解决产品雷电冲击下产品波过程问题，以保证绕组结构的合理性和可靠性，从而确保产品挂网运行的安全、可靠。
　　本文通过查阅相关文献，对目前电力变压器波过程研究现状进行了深入分析。首先，详细研究了在雷电冲击电压作用下，变压器绕组等值电路电容、电感参数计算问题。然后，结合实际工程经验，分析了多种绕组结构形式下电容补偿作用的效果，以典型1000kV特高压自耦变压器为例，设计了高压、中压、低压、调压、励磁补偿等绕组的结构形式。最后，应用专用雷电冲击电压计算软件，对各工况下绕组的雷电冲击情况进行建模仿真分析，最终确定了特高压变压器各类绕组的类型。
　　为验证雷电冲击理论分析与实际的情况的差异性，对实际绕组模型的冲击电压试验及测试方法进行了研究。首先，研究目前已有几种绕组模型试验测量方法原理和特点，对比分析其优缺点。然后，针对以往测试方法的不足，提出了一种利用耦合传感器测量雷电冲击下绕组电压的测量方法，研究制作了比例模型，并对模型进行低电压测试，将软件仿真结果与实测的电压分布情况进行对比，证明了专业软件的准确性。最后，研究了高电压雷电冲击试验方法，并对模型进行了雷电冲击试验，以考核模型绕组结构绝缘的强度。经分析，该绕组结构无击穿、放电现象，通过高电压型式试验考核，为特高压变压器的产品设计奠定了坚实基础。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景与意义

1．2 国外研究现状

1．3 国内研究现状

1．4 课题研究内容

第2章 电力变压器波过程及参数计算方法

2．1 变压器雷电冲击

2．2 波过程等值电路

2．3 变压器绕组等效参数计算

2．3．1 变压器绕组电容计算

2．3．2 变压器绕组电感计算

2．4 波过程等值电路求解

2．5 小结

第3章 特高压电力变压器绕组模型和波过程仿真研究

3．1 特高压变压器技术参数

3．2 各种绕组形式结构和工作原理

3．2．1 饼间等值电容方法计算

3．2．2 常用纠结式绕组的结构分析

3．2．3 插花纠结绕组换位

3．3 特高压变压器绕组结构及仿真分析

3．3．1 高压绕组结构及波过程仿真

3．3．2 中压绕组结构及波过程仿真

3．3．3 低压绕组结构及波过程仿真

3．3．4 调压绕组结构及波过程仿真

3．3．5 补偿绕组结构及波过程仿真

3．3．6 调压励磁绕组结构及波过程仿真

3．3．7 补偿励磁绕组结构及波过程仿真

3．4 小结

第4章 特高压电力变压器绕组模型试验研究

4．1 扎针法

4．2 耦合电容传感器法

4．2．1 耦合电容传感器设计

4．2．2 绕组模型实验方案

4．2．3 绕组模型雷电冲击下的波过程

4．3 特高压电力变压器高压雷击冲击试验

4．3．1 试验标准及主要设备

4．3．2 试验方案

4．3．3 雷电冲击试验结果

4．4 小结

第5章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况