基于模糊神经网络计算VFTO作用下的过电压分布

为了研究特快速暂态过电压(VFTO)对大型变压器绕组绝缘的影响,笔者提出了基于模糊神经网络的暂态建模算法。首先假设传输线中不存在频变效应,利用模糊神经网络计算大型变压器绕组的分布参数;然后对容易损坏的前几匝线圈每匝为一单元,其余以两匝为一单元建立多导体传输线模型,提出了基于时域有限差分法的暂态建模算法;对于频变效应明显时,运用矢量匹配法实现频变阻抗的有理逼近,提出了含频变参数的暂态建模算法;最后通过仿真实例验证算法的有效性和可行性。     

特快速暂态过电压作用下变压器绕组内置MOV动态保护特性

特快速暂态过电压(VFTO)是由气体绝缘变电站开关操作产生的一种陡波前过电压,它的直接入侵会对变压器绕组的纵绝缘造成极大危害.本文通过理论分析、数值计算和实际测量研究了VFTO作用下变压器绕组并联MOV的保护特性.本文首先建立了变压器绕组的多导体传输线模型(MTLs),推导了基于时域有限差分法(FDTD)的求解迭代公式,通过应用矢量匹配法逼近传输线频变阻抗,解决了时域有限差分法难以处理参数频变效应的问题.然后,建立了变压器绕组并联MOV的多导体传输线模型,并推导了基于FDTD求解该模型的迭代公式.最后,研究了一个连续式变压器绕组模型,测量并计算了该模型在VFTO作用下并联MOV前后的电位分布.对测量结果与计算结果的分析和比较不仅验证了所采用的计算模型和计算方法的正确性,同时也证明了在VFTO作用下用MOV保护变压器绕组的可行性.     

VFTO下分段层式变压器线圈电位分布研究

特快速暂态过电压(VFTO)作用下分段层式变压器线圈的电位分布计算对于变压器的绝缘设计是非常重要的。由于GIS中开关投切产生的陡波前过电压对变压器的绝缘危害极大,为了准确计算线圈中的快速暂态过程,提出了一种以单层线圈为单元的集总参数线圈模型,介绍了电感、电容、电阻等参数计算的物理模型和数学公式。实测和计算一台变压器线圈模型电位分布的结果近似一致,说明集总参数线圈模型和计算方法是正确可行的,可以为变压器线圈合理的绝缘设计提供理论依据。     

VFTO下分段层式变压器线圈电位分布研究

特快速暂态过电压（VFTO）作用下分段层式变压器线圈的电位分布计算对于变压器的绝缘设计是非常重要的。由于GIS中开关投切产生的陡波前过电压对变压器的绝缘危害极大,为了准确计算线圈中的快速暂态过程,提出了一种以单层线圈为单元的集总参数线圈模型,介绍了电感、电容、电阻等参数计算的物理模型和数学公式。实测和计算1台变压器线圈模型电位分布的结果近似一致,说明集总参数线圈模型和计算方法是正确可行的,可以为变压器线圈合理的绝缘设计提供理论依据。     

变压器绕组内VFTO波过程的建模与计算

为了研究变压器绕组在快速瞬态过电压(VFTO)下的波过程,减少频域内求解时频谱混叠和泄漏带来的结果误差,建立了变压器绕组多导体传输线(MTLs)模型;推导了基于时域有限差分法(FDTD)在时域内求解变压器绕组多导体传输线模型的迭代公式。应用矢量匹配法采用一阶有理函数逼近传输线频变阻抗,用拉普拉斯反变换处理传输线阻抗的频变问题来解决FDTD处理频变难的问题。实测和仿真计算一个180匝连续式变压器绕组模型的结果表明,二者波形较吻合,计算模型和计算方法正确和可行。     

高频下变压器绕组的仿真建模

为了研究气体绝缘变电站(GIS)中陡波前过电压(VFTO)对变压器的影响,提出了对绕组分段建模的思想:靠近绕组进线端部分线匝采用多导体传输线建模,远离进线端部分线匝采用单导建模,并考虑到两部分模型之间的耦合,建立了变压器绕组的简化模型;为进一步减少计算量,以等效阻抗代替绕组末端部分线匝,建立了变压器绕组的综合模型。分析表明,提出的模型不仅可以准确计算变压器等带绕组电力设备内绕组进线端部分线匝的暂态响应,而且能有效地减小计算量。     

VFTO作用下变压器绕组匝间电压及谐振研究

采用基本电路元件构成的等效电路计算变压器绕组匝间电压分布,分析典型500kV GIS变电站中的VFTO波形和2种极端情况的波形作用下,典型500kV芯式变压器匝间电压分布的一般规律,得到不同VFTO波形下匝间电压占入口电压的百分比为4%~11%,并判断匝间绝缘的安全裕度,为工程应用提供参考。同时通过分析VFTO过电压波幅频特性,得到了绕组主要的谐振频率,并采用单一频率的正弦电压分析绕组谐振,研究谐振电压幅值和绝缘易受威胁的线匝位置,得到绕组上振荡电压幅值非常大,电压分布发生变化,易对绕组绝缘产生威胁。     

特高压气体绝缘开关设备中电磁式电压互感器耐受特快速暂态过电压的特性分析

为满足系统同期合环的要求,特高压气体绝缘开关设备(GIS)中安装有电磁式电压互感器(IVT)。GIS内部隔离开关操作会产生特快速暂态过电压(VFTO),可能引起IVT绕组出现电压分布不均的问题。为掌握特高压工程用GIS IVT在VFTO下的耐受特性,采用仿真和实测相结合的方法对其绕组在VFTO下的电压分布进行了研究。建立了IVT的端口模型和绕组电压分布计算模型计算其端口VFTO和绕组电压分布,并通过陡前沿冲击电压下绕组电压分布试验予以验证。通过仿真计算,获得了特高压变电站IVT端口的典型VFTO波形及其作用下的绕组电压分布特性。计算表明电压沿绕组分布整体比较均匀,绕组端部匝间、层间开口位置电压分布相对集中,试验结果初步也验证了仿真结果。根据仿真和试验结果,校核了绕组电压分布集中位置的绝缘耐受能力。进一步说明在实际特高压工程中,IVT绝缘耐受VFTO具有足够的裕度;在产品的优化设计中须加强绕组首端匝间和层间绝缘,以进一步提高其VFTO耐受能力。     

GIS母线结构及参数对VFTO波形的影响

在绝缘结构设计阶段,对变压器线圈内特快速暂态过电压(VFTO)分布进行仿真需要了解侵入线圈内的VFTO的波形特性。为此从理论上分析了SF6气体绝缘变电站(GIS)中的VFTO从开关到变压器线端的传输特性。分别针对连接变压器的无分岔母线和有分岔支路母线结构,采用传输线等效电路模型和戴维南等效定理,推导出到达变压器线端的VFTO波形的解析公式;分析了VFTO波形基本特征及其主要频率分布;讨论了母线长度、波阻抗、变压器入口电容等电路参数对VFTO波形的影响。PSCAD电磁暂态仿真软件计算结果验证了理论分析和解析公式的正确性,表明了该方法不仅物理意义明确,而且使用方便,计算效率高,对工程设计具有实际意义。     

550kV GIS内部快速瞬态过电压计算与分析

随着全封闭气体绝缘变电站(GIS)运行电压等级的提高,在330kV以上的GIS中,设备容易受到操作隔离开关所引起的快速暂态过电压(VFTO)的影响,它对变电站内的设备特别是变压器等构成了新的影响. 以某抽水蓄能电站为研究背景.利用Fortran语言和Matlab软件详细计算和模拟了该电站在多种操作方式下550 kVGIS内部的快速暂态过电压(VFTO),简单讨论了电缆长度对VFTO的影响,重点分析了VFTO对主变和其他电气设备绝缘可能带来的影响.结果表明,由于连接主变与GIS的长电缆明显抑制了主变侧的VFTO,该项目中涉及到的VFTO不会引起主变的匝间绝缘击穿.     

利用ICT算法计算变压器绕组中的VFTO

为研究特快速暂态过电压(VFTO)对变压器的影响并解决大型电力变压器建模时矩阵阶数过大的问题,以匝为单元建立了变压器绕组多导体传输线(MTL)模型,并利用积分相合变换(ICT)的阶数缩减算法直接对电报方程进行求解,避免了对传输线时空离散造成矩阵阶数过大的问题,有效地提高了计算效率并且保证了降阶系统的无源性。仿真与实验结果证明该法正确可行。     

VFTO作用下变压器绕组的过电压计算

为研究气体绝缘变电站中陡波前过电压对变压器的影响和解决大型电力变压器建模时矩阵阶数过大问题,详细推导了以匝为单元建立的变压器绕组多导体传输线(MTL)模型的计算公式,提出了该模型结合等效阻抗建立变压器绕组模型的新方法,有效地提高了计算效率。仿真与试验结果说明该法正确可行。     

变压器绕组的特快速暂态建模

为了研究陡波前过电压对变压器的影响,从短路导纳参数出发,提出了一种建立变压器绕组高频集中电路模型的方法.该方法首先由短路导纳参数计算绕组各匝的电压传递函数,并利用矢量匹配法对得到的电压传递函数进行有理函数逼近;其次,对得到的有理函数形式的传递函数利用多点Pade逼近进行阶数缩减,得到变压器绕组电压传递函数的降阶模型;最后,运用网络综合技术建立变压器绕组的高频电路模型.该电路模型仅由R、L、C和理想变压器构成,其模型参数可以根据电压传递函数的极点和留数非常方便地得出.通过对电路模型的仿真结果与实际测量结果进行比较,验证了本文方法的正确性.     

VFTO作用下变压器绕组的谐振分析

为了研究气体绝缘变电站中陡波前过电压对变压器的影响,以多导体传输线理论为基础、以匝为单元建立了变压器绕组的单输入多输出端口模型,并详细推导了该模型中传递函数的求解。通过对变压器绕组的幅频特性分析,研究了绕组中的谐振情况并对谐振可能发生的位置进行了定位。仿真结果与试验结果相符,说明了该方法的可行性和正确性。     

隔离开关切合容性小电流试验中的重燃过电压研究

在隔离开关切合容性小电流试验中,回路中可能会由于隔离开关的多次重燃而产生特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO),这对试验回路中的设备和元件,尤其是试验变压器绕组绝缘构成了很大的威胁。笔者利用ATP-EMTP电磁暂态仿真软件计算了隔离开关进行分闸操作时在试验变压器端部出现的VFTO,分析了影响重燃过电压大小的因素,并研究了利用在试验变压器输出端加装保护间隙时的保护效果。仿真结果表明,分闸时重燃过电压与发生重燃的时间有关,与燃弧时间无关,弧道电阻对VFTO也有一定的抑制作用。采用在试验变压器输出端加装保护间隙的方法,可明显降低试验变压器端部过电压值,达到保护试验变压器的目的。     

考虑频变特性的大型变压器绕组VFTO分布计算

在有限元软件基础上得到不同频点下变压器绕组的复电容,进而确定变压器绕组分数阶模型中的导纳参数。并将简化后的变压器绕组分数阶模型用于大型变压器绕组VFTO分布计算。     

Transient model and simulation in three-phase three-limbtransformers

When a three-phase three-limb power transformer, whose primary windings are Y-connected with isolated neutral, is energized or reclosed by asynchronous closure of the circuit breaker poles, the transient voltage at the still disconnected transformer terminal and the transient current flowing from the connected windings may reach considerably high values. This can cause serious damage to equipment connected to the transformer. This transient phenomenon is closely related to the switching sequence of the circuit breaker poles, switching-on angles, remanent flux and the magnetic saturation characteristics of the transformer's iron core. This paper presents a simple and effective method to predict the transient phenomenon of power transformers. The proposed method formulates a model to represent the transient under various operating conditions. Simulations and experiments are both demonstrated to support the proposed method