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。     

基于网络函数的VFTO下变压器绕组响应的计算

提出了一种基于网络函数的VFTO下变压器绕组响应计算的有效方法。该方法首先用由网络分析仪测量得到的散射参数计算所需的电压传输函数,然后通过矢量匹配法对电压传输函数进行有理函数的拟合,最后,利用与拟合的电压传输函数对应的指数形式的激励响应和输入信号进行时域递归卷积,以获得电压响应。与实测电压响应比较的结果表明:利用传输函数仿真计算得到的结果与测量结果吻合。这说明该方法简单、准确。     

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。     

VFTO作用下变压器绕组集中参数建模

提出了VFTO下变压器绕组的分段集中参数模型.通过对不同电压等级变压器绕组的仿真分析,验证了用该模型计算VFTO作用下变压器绕组电压分布的有效性.     

基于有限元法探究电力变压器绕组变形频率响应的仿真研究

利用有限元软件ANSYS Maxwell计算健康绕组的等值电路参数,通过与解析公式法计算结果对比验证有限元计算结果的正确性。然后基于有限元软件建立了不同变形类型和变形程度的绕组模型,仿真得到了绕组轴心偏移、辐向变形和饼间间距变化绕组的等值电路参数的变化。基于等值电路参数利用电路仿真软件PSPICE仿真绕组变形下的频率响应特性曲线,得到3种变形类型对谐振点的频率、幅值的影响。     

变压器绕组变形的诊断

简要介绍了变压器绕组变形测试仪的基本工作原理以及在我省各电业局、电厂的测试情况,并提供一些我省出现变形的变压器的测试波形。     

单相三绕组变压器宽频等效模型研究

研究复杂电磁环境对电力系统的影响,有效的方法是通过建立电力设备的宽频模型,以模拟不同特性电磁干扰下设备响应情况.为此基于多端口网络理论,提出一种针对三端口网络的二端口等效模型.在此基础上测量了一台单相三绕组变压器宽频参数,通过电路综合及无源化处理建立其宽频等效电路.试验结果证明所建模型适用于单相三绕组变压器宽频电磁兼容分析。     

变压器绕组变形诊断技术的应用

利用网络分析技术,通过测量变压器各个绕组的传递函数,并对测试结果进行纵向或横向比较,可灵敏有效地诊断出绕组的变形现象,本文就此技术的实际应用作详细介绍,并附实测结果。     

电力变压器绕组变形的诊断

列举了国内外变压器出口短路引起损坏事故的统计情况，说明变压器绕组变形是变压器发生损坏事故的主要原因之一。文中分析了频率响应法原理、测试系统、现场测试。认为频率分析法可以用来诊断变压器绕组的变形。     

基于散射参数的电压互感器高频数学模型

提出了一种基于电压互感器（PT）散射参数的VFTO下PT数学模型的建立方法。用Agilent4395A网络分析仪测量PT的散射参数,利用测量得到的散射参数计算PT的电压传递函数,然后利用矢量匹配法对计算得到的电压传输函数进行有理函数逼近得到电压传递函数,再利用测量得到的PT的一次电压和传递函数进行递归卷积计算可以得到仿真的二次电压,把测量的二次电压和仿真得到的二次电压进行对比,验证了该数学模型的准确性。     

特快速暂态过电压下变压器绕组高频电路模型的研究

变压器绕组的高频模型对于分析特快速暂态过电压对变压器的影响是非常重要的。从易于高频测量的散射参数出发，提出了一种建立变压器绕组高频电路模型的方法。该方法首先由散射参数计算绕组各匝的电压传输函数，并利用矢量匹配法对得到的电压传输函数进行有理函数逼近；其次，对得到的有理函数形式的传输函数进行阶数缩减，得到变压器绕组电压传输函数的降阶模型；最后，运用网络综合技术建立变压器绕组的高频电路模型。该电路模型简单、通用，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输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，验证了文中方法的正确性。     

A Modeling Method for Transformer Windings Under VFTO Based on S-parameters

To study the Very Fast Transient Over-voltage (VFTO) distribution in transformer windings in gas insulated substation (GIS), a systematic methodology based on S-parameters is presented for establishing high-frequency model of transformer windings. Firstly, voltage transfer functions are derived from S-parameters which are calculated or measured from transformer windings. Secondly, voltage transfer functions are fitted with rational functions by the vector fitting method and then the rational transfer functions are order-reduced by optimal Pade-approximation algorithm. Lastly, the resultant voltage transfer functions are synthesized by network technology. Computational results are consistent with simulation results of Electromagnetic Transient Program (EMTP) and confirm the feasibility and validity of proposed methodology.     

基于Lax-Wendroff算法的变压器绕组高频模型的时域分析

特快速暂态过电压(VFTO)作用下变压器绕组的过电压分布计算对于其绝缘设计是非常重要的。为研究VFTO对大型电力变压器绕组绝缘的影响,笔者首先不考虑频变阻抗的影响,针对容易损坏的前几匝线圈,每匝线圈为一单元构造模型,其余线圈以两饼线匝为一单元,建立变压器绕组的多导体传输线模型,利用三阶精度的Lax-Wendroff差分法计算暂态电压分布;然后采用矢量匹配法处理频变参数,推导基于Lax-Wendroff差分法的暂态计算公式。计算结果与电磁暂态程序EMTP仿真结果一致,验证了该方法的可行性和有效性。     

高频开关电源功率变压器线圈优化设计技术

高频开关电源功率变压器线圈优化设计技术能有效减小变压器损耗以及尺寸,提高开关电源功率密度。通过线圈电流谐波分解及电磁场涡流方程,建立了高频功率变压器的一维涡流损耗模型,并应用于开关波形激励的高频功率变压器线圈,特别是里兹线线圈的优化设计。一个应用于输出双半波整流电路的中间抽头变压器线圈设计实验验证了优化设计的有效性。     

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.     

平面变压器任意并联PCB线圈损耗建模及设计软件开发

平面变压器并联PCB线圈的载流能力须通过建立线圈损耗模型及开发的相应软件,才能得到有效提高。基于涡流场场控方程与回路电压平衡原理,建立了任意并联长形和环形PCB线圈涡流损耗解析模型。根据线性系统叠加原理,进一步提出适用于任意连接方式的线圈损耗模型显式化处理方法及系统化编程算法,开发出具有友好人机界面的线圈损耗设计与分析软件。实验验证了损耗模型和算法是正确的。而系统化和实验相结合的方法验证开发的软件也是正确的,为设计高性能的并联PCB提供了强有力工具。     

用于特快速暂态仿真的大型电力变压器线圈频域分段建模

针对超高压和特高压电力变压器特快速暂态仿真的需要以及以线匝为单元的多传输线模型难以用于完整绕组的建模、在单一模型中难以在近10MHz频率范围内确定频率依赖参数的问题,提出了一种频域分段建模的方法。在低于4MHz频率范围内采用新型的集总参数RLC电路模型,在高于4MHz频率范围内采用无损多传输线(multitransmission line,MTL)电路模型进行建模,在保证求解准确度的基础上,比单纯采用MTL模型有效降低了求解的复杂度,因而可用于具有大量线匝的绕组的建模。在分段模型中,频率依赖的损耗参数和电感参数可以分别考虑,避免了在单一模型中确定这些参数的困难;同时,在所关心的10MHz以下频率范围内以100kHz,4MHz为2个分界点,从低频到高频分别采用1,10和50kHz3种分辨率求解频域方程,既提高了低频段求解精度,又减少了高频段计算时间。理论分析和实例仿真表明该方法适用于大型电力变压器特快速暂态仿真。