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。     

VFTO下变压器绕组的EMTP模型

为开展VFTO对变压器影响的研究,先由变压器绕组的S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逼近,再应用多点Pade逼近降阶,在此基础上实现电路形成了变压器绕组的通用宽频EMTP电路模型。该模型的仿真结果与实测结果吻合,表明该方法简单、准确。     

一种基于散射参数的电压互感器二端口高频电路模型

为了计算气体绝缘变电站(GIS)内由特快速暂态过电压(VFTO)对二次设备产生的传导干扰,必须建立电压互感器和电流互感器(PT/CT)的高频模型。为此,该文提出了基于散射参数的互感器二端口高频电路模型建立的新方法。该方法首先将测量得到的互感器的散射参数转化为导纳参数并构建互感器的p形等值电路;然后,应用矢量匹配法对p形等值电路的导纳参数进行有理函数逼近获得它们部分分式和形式的频域表达式;最后采用电路综合方法构建出导纳元件的等值电路。时域仿真和实测结果的比较验证了该方法的可行性和有效性。该方法具有简单、有效和通用的特点,克服了以前建模方法的不足,所建立的模型可以使GIS内的传导干扰计算更为准确。     

变压器绕组变形诊断中的等效模型参数辨识

提出利用变压器频响试验数据,来辨识其等效模型的参数,以此诊断变压器绕组变形。方法是：首先根据变压器电压传递函数和入端导纳函数分子、分母系娄和来粗定参数,然后把这些粗定参数作为模型参数优化的初始值,再运用“归一化”和Gauss-Newton优化方法消除误差,确定模型参数的准确值;最后可以通过辨识模型参烽的变化来诊断绕组变形。该方法在模型变压器上取得了较好的效果。     

多绕组变压器复合短路阻抗的求解方法

给出了复合短路阻抗的定义 ;提出了求解单相多绕组变压器复合短路阻抗的方法 :用常规的方法准确计算变压器所有两绕组间的短路阻抗 ;用论文中推导的公式计算变压器的导纳矩阵 ;利用各种短路工况所决定的端口条件 ,求解由上述导纳矩阵决定的多绕组变压器电压与电流关系线性方程组 ,获得变压器各绕组的电压、电流 ;利用这些已知的电压、电流 ,最后求得短路工况所决定的变压器复合短路阻抗。以我国最近研制成的 30 5km/h的高速电力机车主变压器为例 ,给出了各种复合短路阻抗的计算值和试验值。结果表明论文所提出的方法是正确的 ,有实用价值     

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。     

三绕组电力变压器单相接地短路电流及绕组强度计算

本文针对三绕组电力变压器中压绕组单相接地短路问题,首先建立了三维有限元模型,利用场路耦合有限元方法对该模型进行三维瞬态分析;其次计算得到中压绕组单相接地时的短路电流、绕组漏磁场及电磁力分布情况;最后将计算得到的电磁力结果导入到结构场计算模型中,对变压器遭受该短路工况时线饼位移及应力变化进行瞬态动力学分析。计算结果表明,利用该方法对该工况下的电流电动力的计算较为合理且提高了计算精度,对分析变压器绕组短路强度有一定的参考价值。     

变压器短路阻抗在线监测的场路耦合法仿真及试验

目前变压器短路阻抗在线监测的研究主要基于电路等效的理论推导,所采用电路模型仿真无法模拟变压器发生绕组变形时磁场的变化。为了给变压器短路阻抗在线监测装置的开发提供更加精细的仿真与实际运行数据支持,设计了绕组可轴向活动的单相双绕组油浸式变压器。根据变压器的实际参数对其进行"磁场-电路"耦合法仿真,研究计算变压器正常运行与绕组发生轴向位移情况下短路阻抗的大小,并开展相应的试验对仿真结果进行验证。得到的试验结果与仿真结果一致,表明该仿真方法能够正确仿真变压器在线运行情况;并且结果显示,当绕组发生轴向位移时短路阻抗增加。     

考虑频变参数的油浸式变压器绕组分数阶传输线模型

建立精确的变压器绕组模型对于准确分析研究绕组各处的电压分布具有重要意义。导线的趋肤效应和油纸介电常数的频变特性分别是造成变压器绕组传输线模型的阻抗和导纳参数频变的主要因素。然而,以往的变压器绕组传输线模型通常将油纸介电常数的频变特性和导线的趋肤效应忽略,影响暂态过电压分布计算的准确性。该文以具有单弛豫过程的Cole-Cole模型为基础,对油浸纸样品的实测介电常数进行拟合,利用拟合模型和平行板电容公式,推导出变压器绕组传输线模型的分数阶导纳参数,进而建立变压器绕组的分数阶传输线模型。通过对分数阶传输线模型进行仿真计算,得到绕组上的过电压波形,将仿真值与实验实测值以及未考虑频变参数时建立的整数阶传输线模型仿真值进行对比,验证了所提分数阶模型的准确性。     

电力变压器绕组状态实时监测算法

为及时发现电力变压器绕组变形等潜伏性故障,需要实时监测变压器绕组的状态。建立了变压器绕组的数学模型,利用变压器原、次边的电压、电流信号对变压器的短路阻抗进行在线辨识。其方法是:实时采集模型变压器原、次边的电压、电流信号后,针对电压、电流传感器采集信号的特点,应用小波变换除去噪声,再利用基于离散傅里叶变换的高精度相位识别法辨识各正弦量间的相位差,得到各负载情况下变压器绕组等效电路的短路阻抗。利用模型三相变压器搭建的变压器绕组状态监测平台进行实验,结果表明,变压器绕组未发生状态改变时,不同负载情况下短路阻抗的辨识差别不超过0.64%;若变压器绕组发生变形及匝间短路等故障,短路阻抗的变化量达到5.6%以上,证明所提出的监测算法是有效的。     

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。     

电力变压器冲击试验故障定位的频域仿真方法

建立了电力变压器在冲击试验条件下的频率依赖参数的等效电路模型。利用这个模型可以计算变压器的入端阻抗及各个节点的电压转移函数。实例计算入端阻抗与实测的结果吻合得很好,表明该模型可以用于变压器冲击试验的故障仿真分析。在此基础上,针对变压器对地绝缘击穿和绕组间绝缘击穿这两种类型的故障,通过在变压器等效电路的不同节点处设置故障,计算中性点处的电压转移函数并分析其变化规律,找到了一种可行的故障定位的方法。     

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。     

基于热路模型的变压器绕组热点定位研究

针对油浸式变压器建立了一种高压绕组外侧分布式热路模型,实现了对绕组热点的定位。并对变压器内部温度分布进行了仿真研究,通过仿真结果与所建热路模型计算结果的对比,验证了所建热路模型的有效性。     

超高压变压器在操作波耐压试验下线圈电压分布的仿究真研

本文阐述了一个计算超高压变压器在操作波耐压试验条件下线圈中电压分布的方法。通过将各绕组线圈分割成单元建立计算等值电路。每一个单元由一条R-L-e串联支路和几条电容支路表示。感应电动势e是由铁心中的主磁通引起的。本文还建立了一个考虑磁滞和涡流效应的磁路模型,推导了广义节点方程和磁路方程。最后,本文给出一台500kV三相自耦有载调压变压器的计算实例并与实测值进行比较,结果表明本文方法可用于改善变压器绝缘设计。     

A Study of Transferred Overvoltages on the Secondary Windings of Station Service Voltage Transformers

Station service voltage transformers (SSVTs) are finding increasingly wide application in world practice. One of the key issues of ensuring the reliable operation of the SSVTs is the coordination of their insulation and the protection against high-frequency overvoltage including that induced on the secondary windings. The paper presents the results of measuring the transfer functions and the oscillographic recording of the voltages on the SSVT secondary windings. The transferred overvoltage ratios of unloaded and loaded transformer secondary windings are estimated. Estimated rates of output-voltage increase at resonant frequencies are presented. The transferred overvoltage ratios on the SSVT primary windings under the impact of the damped oscillatory voltage are assessed.     

油浸式电力变压器动态热路改进模型

油浸式电力变压器绕组的热点温度是指导变压器负载运行方式和影响变压器绝缘寿命的重要参数,准确计算绕组热点温度具有重要意义。在分析运行变压器散热过程的基础上,考虑油箱外壁与周围环境的热量传递,利用传热学原理和热电类比方法,定义非线性热阻和集总热容,并考虑油粘度随温度的变化,建立电力变压器动态等效热路的改进计算模型。将模型的计算结果与实验室自然油循环自然空气(oilnatural-air natural,ONAN)冷却方式下100 kVA/5 kV油浸式温升试验变压器实测数据和IEEE Std C57.91推荐方法计算值进行对比,比较结果表明:通过改进模型计算的变压器顶层油温和绕组热点温度具有较高的精度。