VFTO作用下大型变压器绕组暂态电压分布的研究

论文摘要

随着电力系统电压等级的提高,气体绝缘金属封闭式开关装置（GIS）中隔离开关操作引起的快速暂过电压（VFTO）问题愈加突出。这种波头极陡并伴有高频振荡的VFTO不仅影响GIS内各元件的可靠性,而且严重威胁着与之连接的电力设备的绝缘,尤其对电力变压器绝缘的影响更为严重。本文使用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP对实际的500kVGIS中由隔离开关操作引起各节点产生的VFTO进行了仿真计算,讨论了元件参数变化对VFTO波形及幅值的影响,分析了VFTO的频率及幅值特征,从而研究VFTO对GIS设备中元件绝缘的影响。在仿真基础上讨论了VFTO的一些抑制措施。分析VFTO对变压器绝缘的影响,必须构建变压器绕组的等值电路模型,国内外学者做过大量工作,得到一些不同的等值电路模型。本文针对VFTO的特点,采用变压器绕组的多导体传输线模型研究了VFTO对电力变压器的影响,给出了变压器绕组分布参数的计算方法,并采用紧凑有限差分法（CFD）与反向差分法（BDF）结合对变压器绕组多导体传输线的时域电报方程进行离散,将偏微分方程组最终化为代数方程组,进而结合边界条件求解所得代数方程组,从而得到了VFTO作用下变压器绕组的暂态电压分布规律。给出了典型部位的暂态电压波形,并分析了电压分布规律。最后,利用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP与本文方法所得结果进行比较,验证了本文方法的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的目的及意义
• 1.2 本课题国内外研究现状
• 1.2.1 GIS中VFTO的研究
• 1.2.2 VFTO在变压器绕组中分布的研究
• 1.3 本文完成的主要工作
• 第二章 GIS中VFTO的仿真分析
• 2.1 GIS元件的暂态电路模型及参数的选取
• 2.1.1 GIS中各元件的暂态模型
• 2.1.2 GIS中元件参数的选取
• 2.2 VFTO的数值仿真及影响因素分析
• 2.2.1 仿真电路图
• 2.2.2 仿真结果
• 2.2.3 VFTO的影响因素
• 2.3 VFTO的抑制措施
• 2.4 本章小结
• 第三章 变压器绕组暂态电压下的建模与离散
• 3.1 变压器绕组传输线模型
• 3.1.1 传输线的基本理论
• 3.1.2 变压器绕组传输线模型的建立
• 3.2 暂态电压作用下变压器绕组的空间离散
• 3.2.1 紧凑有限差分法（CFD）
• 3.2.2 反向差分法（BDF）
• 3.2.3 边界条件的处理
• 3.2.4 频变参数的处理
• 3.3 本章小结
• 第四章 VFTO作用下变压器绕组电压分布的仿真与分析
• 4.1 变压器绕组分布参数的计算
• 4.2 VFTO作用下变压器绕组暂态电压分布的分布
• 4.3 仿真验证
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢