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。     

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。     

大型电力变压器线圈中特快速暂态电压分布的计算

用集总参数RLC电路模型计算大型电力变压器线圈中的特快速暂态电压(VFTO)分布,即使以线匝为单元进行剖分,也不能准确模拟VFTO中的高频分量。分布参数电路模型虽然能够在较宽的频率范围内模拟快速暂态电压分布,但是由于其求解的复杂性,不能用于大型超、特高压变压器整体绕组的建模。为此,提出了一种解决思路:首先改进集总参数电路模型结构,提高其适用频率范围;其次在高频段简化分布参数电路模型,降低其求解的复杂性,使之能够适用于整个大型线圈的建模。基于这种思路形成了频域分段模型,能够比较准确和方便地求解大型变压器线圈中的VFTO分布。在改进集总参数电路模型方面,不是从场的模型出发,来改造传统的电路模型,而是从传输线的数学方程出发,在不明显提高求解复杂性的前提下,推导出一种新型的集总参数电路模型,把集总参数电路模型的适用频率范围提高近1倍。     

基于准静态电磁场的变压器线圈中特快速暂态仿真建模

基于准静态电磁场原理提出了一种在快速暂态过电压的作用下以单匝中并联导线为单元支路和以两段线匝为单元支路相结合的集中参数混合线圈模型。通过单匝单线模型可准确计算陡波冲击下的匝间过电压,结合两段线匝模型可有效减少仿真时间。拓扑网路的大小和参数与变压器的结构和特性有关,网络中的电感和电容等参数是无源和线性的,但它们与传播电磁波的介质有内在的联系。给出了模型参数的计算方法,并对以两段线饼为单元支路的线圈模型进行了截波冲击下的仿真分析,变压器首端对地电压的仿真结果与实测结果比较接近,证明了该模型的正确性。     

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.     

三相三柱变压器暂态仿真

以三相三柱式变压器铁心磁路为基础 ,建立了变压器的暂态模型。分析了模型参数和变压器实验值的关系 ,可利用变压器的实验值及几何参数确定模型参数。该模型可以用于变压器的故障和励磁涌流仿真     

分段层式干式变压器线圈暂态建模与仿真

提出了一种暂态电压下分段层式干式变压器线圈的等值电路。采用SIMULINK软件仿真出了分段层式干式变压器线圈在暂态电压作用下的电位分布和梯度分布。该方法大大简化了计算过程,仿真结果与计算结果一致,表明了该方法的可行性。     

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。     

气体绝缘变电站内PT的特快速暂态仿真建模

为了计算气体绝缘变电站(简称GIS)内由开关操作等对二次设备产生的传导干扰，必须建立电压互感器(简称PT)、电流互感器(简称CT)的高频模型(≥10MHz)。为此，提出了建立PT高频电路模型的新方法。首先根据互感器输入、输出端口之间的实测频率响应，用矢量匹配法(Vectoi Fitting Method)采用有理函数拟合其频域传递函数；然后根据实际需要，对该传递函数进行降阶处理；最后，应用一种特定的RLC电路综合方法建立了该PT的电路模型。该方法具有简单、有效和通用的特点，对于任何形式、任何电压等级的互感器均可使用。     

磁环抑制GIS中特快速暂态过电压的模拟试验和仿真

封闭式组合电器（GIS）中隔离开关操作空载短母线时产生的特快速暂态过电压（VFTO）有可能在GIS及其相连设备引起故障，已有的VFTO抑制方法存在种种不足，文中提出采用磁环抑制GIS中的VFTO。模拟试验证明磁环可以有效抑制VFTO。考虑磁环的饱和、滞回、损耗特性，应用Jiles—Atherton模型对磁环仿真，模拟试验电路的仿真结果和试验结果基本符合，验证了模型的正确性。对磁环磁化过程的分析表明，磁环在动态磁化过程中储存和消耗了行波能量，从而降低了VFTO的幅值、加速了VFTO的哀减、降低了VFTO的陡度。应用这一模型计算了大亚湾电站GIS系统中加入磁环前后的VFTO，结果表明磁环对VFTO有明显抑制作用。     

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。     

500kV GIS开关站快速暂态过电压计算及对主变的影响

采用电磁暂态仿真软件EMTP程序仿真计算了福清核电500 kV GIS开关站隔离开关操作时产生的快速暂态过电压。重点计算分析了VFTO对主变绝缘的影响,结果表明,500 kV充油电缆对VFTO的传播具有抑制作用,降低了对主变的影响。并指出安装发电机出口断路器后,采用合理的操作方式,能有效地消除投切主变时产生的VFTO危害。     

锥形绕组特快速暂态过电压分布研究

为了研究在陡波前、高重复频率的电压冲击下,脉冲变压器(PT)锥形绕组中的特快速暂态过电压(VFTO)分布特性,建立了基于多导体传输线(MTL)理论的PT二次绕组分布参数模型;利用锥形绕组结构上的特性,提出一种有限元法(FEM)和插值公式相结合的方法以快速计算锥形绕组的感应系数矩阵K;通过求解频域下的电报方程可得到绕组的对地电压分布以及匝间电压分布;进行了绕组暂态电压的测量,从实验结果可以看出电压分布的一定规律,并分析了造成计算与实验结果间误差的原因;结合实验提出一种改善电压分布的措施,对大功率PT二次绕组的绝缘设计有一定的参考意义。     

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。     

快速暂态过电压的模拟及测量

设计了一套模拟快速暂态过电压的实验装置,模拟的快速暂态过电压的振荡频率可达10MHz.设计制作的测量系统能满足测量需要.     

三相分体式GIS一次系统VFTO的建模与计算

对GIS一次系统元件的建模方法进行了总结与讨论,根据实际情况对部分元件的模型进行了修正。用EMTP建立了一实际110 kV GIS一次系统的计算模型,并对特快速暂态过电压和接地导体上的暂态电流进行了仿真计算。计算结果与实测结果进行了比较,验证了模型的有效性和仿真计算的可行性。     

550kV全封闭组合电器快速暂态过电压影响因素分析

分析了550kV全封闭组合电器(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关(disconnector,DS)操作时产生快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)的影响因素,提出了抑制GIS系统中VFTO的方法。以董箐水电站为研究背景,根据550kVGIS结构及运行特点,在计算了隔离开关7种操作方式下VFTO的基础上,分析了VFTO对变压器绝缘的危害与对避雷器计数器的影响以及残余电荷电压和合闸电阻对VFTO幅值与频率的影响。针对在建的特高压输变电系统,提出了抑制VFTO的措施,可为特高压GIS设备的生产与运行提供参考。