超高压电力变压器电场及波过程计算

论文摘要

实践证明,变压器的故障主要出在绝缘上,提高变压器的绝缘能力,进行绝缘的合理设计,就成为变压器设计的首要任务。为了设计绝缘结构,就必须知道变压器内部的电场分布以及受到外部干扰时的过电压分布,根据电场分布规律确定绕组内的电场强度,找出电场强度最大的部位,也就是最容易出问题的部位。随着变压器容量增大和电压等级的提高,变压器的绝缘还有许多问题需要解决。如:绝缘设计中存在设计裕度在各个部位不均衡度较大,有的部位电场强度过高,甚至存在绝缘隐患;有的部位电场强度过低,绝缘材料的体积可以进一步减小,等等。为此,本文对变压器的主绝缘和纵绝缘分别进行了计算和分析。对主绝缘电场,主要是进行工频电压下的考核。对高、低压绕组之间的电场和低压绕组与铁心之间的电场求解域进行了合理的简化,将场域划分为三个区域,建立了二维有限元模型,应用ANSOFT软件进行了计算,得到了各个部分的电位和电场强度分布。计算了各部分电场的绝缘裕度,找出了场强的最大值和绝缘裕度的最小值,对绝缘设计具有一定的指导意义。对引线套管的绝缘电场,建立了二维模型,应用有限元法进行了计算,得到了电场强度的最大值和最大值出现的部位,计算了最小绝缘裕度。对纵绝缘问题,主要进行了雷电作用下的过电压计算。计算中,建立了简化的绕组模型和等值电路,合理地确定了电感、电容等参数,进行了波过程的计算。分别得出了高、低压绕组在全波和截波作用下的电位分布和梯度分布,确定了电位梯度最大的油道,并计算了相应油道的全波和截波的绝缘裕度,为工程设计提供了参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的意义
• 1.2 变压器电场及波过程研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 变压器电场及波过程计算方法
• 2.1 变压器电场计算的有限元法
• 2.2 变压器绕组波过程计算方法
• 2.2.1 变压器线圈的等值电路
• 2.2.2 变压器线圈的等效电容计算
• 2.2.3 变压器线圈等值电感的计算
• 2.2.4 波过程计算方法
• 2.3 ANSOFT软件
• 第三章 变压器主绝缘电场分析计算
• 3.1 变压器的绝缘材料
• 3.2 变压器的绝缘结构
• 3.3 变压器主绝缘电场的计算
• 3.3.1 变压器主要参数
• 3.3.2 高、低压绕组间及低压绕组与铁心之间下端部电场计算
• 3.3.3 高、低压绕组间及低压绕组与铁心之间上端部电场计算
• 3.3.4 高、低压绕组间及低压绕组与铁心之间中部电场计算
• 3.4 变压器高压引线套管绝缘的计算
• 3.5 本章小结
• 第四章 变压器绕组在雷电冲击过电压下的波过程计算
• 4.1 过电压简介
• 4.1.1 雷电冲击过电压
• 4.1.2 操作过电压
• 4.1.3 瞬时暂态过电压（VFTO）
• 4.2 变压器绕组的波过程计算
• 4.2.1 雷电波波形参数
• 4.2.2 计算结果与分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢