FRA中电力变压器的频率特性研究

摘要

电力变压器是电力系统中重要的设备之一，其安全运行直接影响着供电的安全性和可靠性。所以判断在故障电流作用下，变压器绕组是否会发生变形、变形程度是否会影响变压器的安全运行，是一项非常重要的任务。频率响应分析法（简称FRA）是一种通过分析系统频率响应来分析系统特征的方法。近几十年，频率响应法在分析变压器绕组变形的研究中已渐渐成为一种重要的诊断方法。本文的主要内容是探索频率响应法中变压器的频响特性。为了了解尽可能大的频率范围内绕组参数和电磁场特性，我们的仿真是在50Hz~10MHz频率范围内进行的。目前对绕组变形的分析方法主要是基于对其幅频响应曲线的分析。
　　本文总结了前人变压器频率响应的方法和经验，对其不足之处作了更进一步改进细化，用Ansoft－Maxwell软件分大小尺度对变压器绕组和铁心参数进行仿真计算。在小尺度中，充分考虑集肤效应和邻近效应的影响，把绕组和铁心导电性能、导磁性能的频率特性等效为等效电导率和磁导率随频率的变化,细致地研究变压器绕组和铁心的等值参数的频率特性；在大尺度中，求解绕组的RLC等值参数。然后以此为基础构建了变压器的RLC等值网络模型，通过用Matlab求解矩阵电路方程，从而求取变压器的频响曲线。

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第1章 绪 论

1.1 课题的目的和意义

1.2 课题背景简介

1.3 多尺度建模

1.4 本文的工作

第2章 小尺度下变压器参数的频率特性

2.1 引言

2.2集肤效应和邻近效应

2.2.1 集肤效应

2.2.2 邻近效应

2.3 绕组的等效参数

2.3.1 线饼等效电导率

2.3.2 线饼等效磁导率

2.4 铁心叠片等效磁导率

2.5 本章小结

第3章 大尺度下变压器参数的频率特性

3.1 引言

3.2 绕组电阻

3.3 线饼电感

3.4 电容

3.4.1 线饼间绝缘介质的介电常数

3.4.2 线圈间绝缘介质的等值介电常数

3.4.3 几何电容

3.5 本章小结

第4章 变压器频响曲线仿真

4.1 引言

4.2 构建变压器的RLC等值网络

4.3 频响曲线仿真

4.3.1 矩阵方程概述

4.3.2 测试程序

4.3.3 频响曲线仿真

4.3.4 结果分析

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

致谢