基于雙繞組等值電路模型的波過程研究

牟曉霞 李冬雪 肖模軍

摘要：目前企業(yè)在計算波過程時將低壓繞組作為接地體，計算結(jié)果過于嚴(yán)格，加大了成本開支。文章考慮低壓繞組感應(yīng)過電壓的影響，建立了更接近實(shí)際情況的雙繞組等值電路模型，通過實(shí)例計算和實(shí)驗數(shù)據(jù)的對比，論證了模型的正確性與通用性，提高了電場的計算精度。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；縱絕緣；電場；波過程；安全裕度

中圖分類號：TM422 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）29-0007-02

變壓器絕緣是衡量變壓器性能的一個重要指標(biāo)，波過程計算作為設(shè)計階段的重要環(huán)節(jié)，其精度一直是變壓器企業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。由于絕緣結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，因此，給電場計算帶來很大的難度。以往的波過程模型計算的結(jié)果不能真實(shí)反映電場情況，基于此本文建立了一種新的波過程計算模型，并且以一臺實(shí)際變壓器為例進(jìn)行了計算和對比，從而說明模型的正確性，新模型更接近實(shí)際情況，計算精度較高。

1 雙繞組模型

現(xiàn)如今企業(yè)為了簡化計算，計算波過程時仍然沿用傳統(tǒng)的單繞組等值電路模型，該模型沒有考慮低壓繞組感應(yīng)過電壓的作用，以犧牲成本為代價，而且對電場的計算精度不夠高，因此，本文提出了雙繞組等值電路模型。雙繞組等值電路模型如圖1所示。其中，Lhn表示高壓繞組的自感，Mhnj表示高壓繞組的互感，Chkn表示高壓繞組餅間電容，Chln表示高低壓繞組間的電容，Lln表示低壓繞組的自感，Mlnj表示低壓繞組的互感，Clkn表示低壓繞組餅間電容，Cltn表示低壓繞組和鐵心間的電容。

對圖1所示的雙繞組等值電路應(yīng)用網(wǎng)孔電流法解方程，以高壓繞組第一餅為例，網(wǎng)孔電流為ih1，根據(jù)磁通與電流關(guān)系式有，對整個繞組列網(wǎng)孔電流方程有：

其中K1至K3是由電感和電容組成的數(shù)學(xué)關(guān)系式，

V1（t）表示沖擊電壓。

2 計算實(shí)例

為了驗證雙繞組模型的正確性，本文對一臺500kV電力變壓器進(jìn)行了波過程計算，計算結(jié)果如圖2和圖3所示。

從圖2可以看出，低壓繞組的電位梯度波動較大，最大值出現(xiàn)在繞組末端，但由于低壓繞組是螺旋式繞組，且梯度幅值較小，所以低壓繞組的安全度較大。圖3說明全波作用時電位最大梯度出現(xiàn)在第20號油道附近，全波作用時雙繞組模型計算的電位梯度值是8.05%，實(shí)驗數(shù)據(jù)是8.18%；與實(shí)驗數(shù)據(jù)的比較驗證了雙繞組模型的正確性。

上面是對一臺普通的電力變壓器進(jìn)行的計算，其結(jié)果并不能說明模型的通用性，接下來為了說明雙繞組模型的通用性，本文繼續(xù)以一臺結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的換流變壓器進(jìn)行了計算，計算結(jié)注：上圖中虛線代表實(shí)驗數(shù)據(jù)，實(shí)線代表本文的計算數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

縱絕緣考核的重點(diǎn)是波過程計算，為了提高計算精度，本文提出了一種新的等值電路模型即雙繞組等值電路模型。并且以實(shí)際變壓器為例進(jìn)行了雙繞組模型下的波過程計算，通過與實(shí)驗數(shù)據(jù)的比較驗證了雙繞組模型的正確性和通用性。

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作者簡介：牟曉霞（1963—），女，遼寧鐵嶺人，鐵嶺市電力勘測設(shè)計院工程師，研究方向：變電所土建設(shè)計。