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。     

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。     

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.     

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。     

层式变压器绕组中特快速暂态过电压的仿真分析

本文中作者将多传输线模型用于层式变压器特快速暂态过电压的仿真计算,计算得到了变压器模型匝对地电压。建立了变压器绕组多传输线模型。     

基于时域有限元的VFTO全过程仿真新方法

数值仿真是获得特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)波形及研究其特性的重要方法。针对VFTO多次脉冲的全过程,提出了一种基于时域有限元(time domain finite element method,TDFEM)的VFTO仿真计算方法。构建了计及残余电荷电压的传输母线与集中参数元件的时域有限元模型,并通过与国际上认可的电磁暂态计算程序EMTP的计算结果进行对比,验证了该方法的有效性。与EMTP的计算方法相比,该方法可以对VFTO全过程进行仿真计算,可以充分考虑母线残余电荷电压的分布特性,以及可以获得传输线沿线所有点的电压和电流离散值。     

基于频变传输线模型的VFTO幅频特性及抑制效果分析

在提出GIS母线等效模型和Dommel传输线模型的基础上,考虑线路参数频变特性推导快速暂态过电压(VFTO)计算表达式,理论分析不同结构参数对VFTO幅频特性的影响。仿真计算隔离开关(DS)闭合顺序和电压互感器(TV)位置对VFTO的影响,给出了不同抑制设备对VFTO抑制效果。研究结果能用于评价断路器断口电容、TV等效电容、母线长度、DS闭合顺序和TV安装位置等因素对VFTO的影响,评价合闸电阻、铁氧体等VFTO抑制措施的效果。     

500kV GIS隔离开关操作产生VFTO的研究

针对气体绝缘封闭式开关设备(GIS)中快速暂态过电压(VFTO)产生的原因、出现的种类、对GIS本身以及对外部设备的危害等问题,对某水电站500 kV GIS建立了系统的仿真模型,利用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP,计算分析了隔离开关在3种典型操作方式时在主变压器线圈上引起的VFTO,并提出了防止VFTO的运行操作要求。     

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。