雷电冲击下变压器绕组中暂态过电压的分析研究

摘要

在电力系统网络中,变压器占据了枢纽地位,变压器的损害会直接影响电网的输送能力和运行安全,造成巨大的经济损失。目前变压器多采用避雷器来防雷,避雷器的制造工艺,老化,天气恶劣等因素都会影响在雷电波入侵时避雷器正常动作。工程实际中,多有雷电入侵线路,避雷器非正常动作,使变压器直接遭受雷击发生故障的情况发生。因此,变压器的防雷保护不能完全依赖避雷器,提高变压器本身的耐冲击能力有着重大意义。开展雷电冲击下变压器绕组中暂态过电压的分析研究,了解过电压在变压器绕组中的分布规律,可以为变压器的绝缘设计提供理论依据。为实现这一目标,本文开展了以下工作:
　　为实现这一目标,本文开展了以下工作:
　　1.了解目前变压器的暂态计算模型,分析了不同模型的优缺点,对雷电波的频谱特性进行了分析。
　　2.在准静态场的条件下,给出了圆筒式变压器和饼式变压器的参数计算模型,并详细推导了电容参数的计算方法及由电容参数求得其他分布参数的方法。以型号为SG10-100/10的配电变压器为例,详细的计算了其分布电容参数。
　　3.采用Matlab的sinmulink仿真工具箱,依据变压器实际结构,将线圈的每一层划分为一个单元,搭建了圆筒式变压器的T型等值电路模型,分别分析了雷电压作用于绕组首端和中部时的暂态过电压。
　　4.将传输线理论运用于变压器的暂态分析。把每匝导体划分为一个单元,建立变压器的完全多导体传输线模型,推导了模型的数值计算方法并通过编写程序来实现。以一个饼式实验变压器为例,分析了雷电流冲击下,线饼的对地电压和线匝的匝间电压。
　　通过以上的分析研究,变压器绕组中暂态电压分布主要受绕组中对地电容和纵向电容的影响。雷电冲击下,绕组中出现不均匀的电压分布,首端进波时,层式绕组中部出现最大对地电压,饼式绕组中的电压分布比层式绕组的更加不均匀,最大对地电压出现在绕组首端,且绕组中部和末端之间的线饼上可能出现较大的振荡电压。最大的电压梯度出现在绕组首端,在一对双饼中,最大电压梯度出现在线饼靠近铁心处的线匝中。

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1 绪 论

1.1 本课题研究的重要意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作内容

2 背景知识

2.1 雷电波的频谱分析

2.2 变压器的绕组结构与绝缘

3 变压器绕组的分布参数的计算

3.1 分布电感参数的计算

3.2 分布电容参数的计算

3.3 分布电容参数算例

4 基于Matlab的绕组暂态过程分析

4.1 概述

4.2 圆筒式绕组的仿真计算

5 完全多导体传输线模型

5.1 概论

5.2 传输线基本理论介绍

5.3 变压器绕组的完全多导体传输线模型

5.4 算例

5.5 绝缘的改进措施

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献