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.     

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。     

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。     

超高压GIS系统操作引起特快速暂态过电压VFTO对变压器影响的研究

介绍了超高压变压器由于GIS系统隔离开关操作引起VFTO的计算分析方法。     

特快速暂态过电压下变压器绕组高频模型的时域分析

基于多导体传输线模型,利用时域有限差分法对变压器绕组的暂态电压分布进行了数值计算。     

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。     

基于MATLAB的变压器绕组中VFTO下的电压分布仿真计算

气体绝缘变电站(GIS)中隔离开关等操作会产生特快速暂态过电压(VFTO),这种过电压会对变压器等电力设备造成极大的危害。研究VFTO对变压器的影响通常采用多导体传输线模型,但这种传输线模型无法用电力系统中通用的电磁暂态仿真程序EMTP进行分析。为此提出用科学计算通用软件MATLAB中的SIMULINK进行仿真计算。该方法大大简化了计算过程。仿真计算结果与试验结果一致,说明了此方法的可行性。     

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。     

特快速暂态过电压作用下变压器绕组内置MOV动态保护特性

特快速暂态过电压(VFTO)是由气体绝缘变电站开关操作产生的一种陡波前过电压,它的直接入侵会对变压器绕组的纵绝缘造成极大危害.本文通过理论分析、数值计算和实际测量研究了VFTO作用下变压器绕组并联MOV的保护特性.本文首先建立了变压器绕组的多导体传输线模型(MTLs),推导了基于时域有限差分法(FDTD)的求解迭代公式,通过应用矢量匹配法逼近传输线频变阻抗,解决了时域有限差分法难以处理参数频变效应的问题.然后,建立了变压器绕组并联MOV的多导体传输线模型,并推导了基于FDTD求解该模型的迭代公式.最后,研究了一个连续式变压器绕组模型,测量并计算了该模型在VFTO作用下并联MOV前后的电位分布.对测量结果与计算结果的分析和比较不仅验证了所采用的计算模型和计算方法的正确性,同时也证明了在VFTO作用下用MOV保护变压器绕组的可行性.     

特快速暂态过电压及研究实例

ＧＩＳ的特快速暂态过电压已在超高压电网中造成一些事故，本文第一部分简要地说明ＶＦＴＯ现象，第二部分结合国内的一次事故介绍工程研究的内容和结论，最后对开展特快速暂态研究提出了建议。     

利用ICT算法计算变压器绕组中的VFTO

为研究特快速暂态过电压(VFTO)对变压器的影响并解决大型电力变压器建模时矩阵阶数过大的问题,以匝为单元建立了变压器绕组多导体传输线(MTL)模型,并利用积分相合变换(ICT)的阶数缩减算法直接对电报方程进行求解,避免了对传输线时空离散造成矩阵阶数过大的问题,有效地提高了计算效率并且保证了降阶系统的无源性。仿真与实验结果证明该法正确可行。     

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。     

Design and Verification of VFTO Differentiating-Integrating Measurement Equivalent Circuit

Abstract

Operation of isolating switches and circuit breakers in fully enclosed gas insulated substations (GIS) produces very fast transient overvoltage (VFTO). According to IEC61321-1, VFTO contains four frequency components with frequencies ranging from 0.1?MHz to 100?MHz. Therefore, the VFTO measurement system needs to have good transient response and steady state response and puts high requirements on the measurement frequency band. As a measurement method that does not need to modified GIS, the differentiating-integrating measurement system has the characteristics of high frequency bandwidth and high voltage divider ratio. In this paper, the theoretical derivation and numerical calculation of the equivalent circuit of differentiating-integrating measurement are carried out, and the simulation of time domain, frequency domain and synthetic VFTO waveform as excitation source was constructed, and its performance is fully verified, which proves that this system can meet the needs of VFTO measurement.     

800kV GIS中变压器的VFTO防护的研究

随着超高压GIS的广泛使用,由开关操作产生的快速暂态过电压(VFTO)引起普遍关注。以拉西瓦750 kV GIS变电站为原型,利用EMTP计算了主变端部的VFTO,并分析了开关并联电阻、主变与GIS的连接方式、MOA及R-C过电压吸收器等保护措施对变压器的保护效果,为GIS以及变压器的安全运行提供了有用的参考。     

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.     

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。     

VFTO作用下变压器绕组集中参数建模

提出了VFTO下变压器绕组的分段集中参数模型.通过对不同电压等级变压器绕组的仿真分析,验证了用该模型计算VFTO作用下变压器绕组电压分布的有效性.     

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。