CN108735488B - 一种基于自激振荡波的变压器设计方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种基于自激振荡波的变压器设计方法，利用变压器漏抗或励磁阻抗与电容型套管、绕组对地和绕组匝间的杂散电容构成的振荡回路，通过在变压器星型绕组中性点连接施加直流电压后将中性点迅速接地，得到自激振荡波形，通过变压器实际的自激振荡波形和三相变压器自激振荡模型比较，反推变压器结构设计，优化变压器自激振荡频率及振荡时间，降低变压器绕组过电压入侵波引起的对地电压及电位梯度，保证设计的变压器的绝缘性能。

Description

一种基于自激振荡波的变压器设计方法
技术领域
本申请涉及变压器设备领域，尤其涉及一种基于自激振荡波的变压器设计方法。
背景技术
变压器绕组在雷电冲击全波、雷电冲击截波等入浸冲击波的作用下，起始电位分布、电位梯度和各线饼的冲击响应特性对于变压器设计及故障诊断有重要作用。当冲击电压波侵入变压器某一绕组时，可在变压器的其他绕组上出现很高的感应电压，即变压器绕组之间的波过程。在某些条件下，变压器绕组之间的感应过电压可能超过低压绕组的绝缘水平，造成绝缘击穿事故；同理在某些条件下，当冲击波侵入低压绕组时，高压绕组上也会产生很高的感应过电压，可能超过其绝缘水平，造成绝缘击穿事故。
目前，110kV及以上电力变压器在设计完成后，直接采用绕组波过程理论分析过电压入侵下设计是否合理，但波过程模型建立后，尚无检验模型准确性的方法，众多科研机构及高校建立的绕组波过程模型无法进行准确性判断，以绕组波过程模型设计的变压器绕组结构绝缘性能较差。
发明内容
本申请提供了一种基于自激振荡波的变压器设计方法，以解决现有技术中建立的绕组波过程模型无法进行准确性判断，以绕组波过程模型设计的变压器绕组结构绝缘性能较差的问题。
本申请提供一种基于自激振荡波的变压器设计方法包括：
步骤S1：构建待测变压器自激振荡波形回路；
步骤S2：将所述待测变压器自激振荡波形回路中的三相变压器的中性点接地，测量三相变压器的自激振荡波形；
步骤S3：根据所述三相变压器的自激振荡波形，得到第一对地电压及第一电位梯度；
步骤S4：构建第一三相变压器自激振荡模型；
步骤S5：对所述第一三相变压器自激振荡模型输入过电压后接地，调试所述第一三相变压器自激振荡模型的等效对地电容、等效绕组匝间电容和自感，使所述第一三相变压器自激振荡模型的自激振荡波形满足预设的振荡频率，得到第二三相变压器自激振荡模型；
步骤S6：对所述第二三相变压器自激振荡模型输入过电压后接地，得到第二对地电压及第二电位梯度；
步骤S7:将所述第二对地电压与第一对地电压比较，所述第二电位梯度与所述第一电位梯度比较，判断是否满足预设的绝缘条件，若不满足，则跳转至步骤S5；若满足，则根据第二三相变压器自激振荡模型的参数，构建新的三相变压器。
进一步地，所述待测变压器自激振荡波形回路包括三相变压器、直流高压发生器、开关、波形测量器、分压电容以及对地杂散电容；
所述三相变压器的三个高压绕组首尾顺次相连，所述三相变压器的三个低压绕组的一端连接于一点，形成中性点；
所述直流高压发生器与所述中性点连接；
所述中性点还通过开关接地；
所述三相变压器的三个低压绕组的另一端均通过对地杂散电容和分压电容接地；
所述波形测量器连接于每个对地杂散电容与对应的分压电容之间；
每个所述低压绕组均等距离设有多个绕组匝间杂散电容；
每个所述低压绕组通过多个绕组匝间杂散电容接地。
进一步地，所述直流高压发生器与所述中性点之间设有保护电阻。
进一步地，所述第一三相变压器自激振荡模型包括顺次连接的多个自激振荡单元；
每个所述自激振荡单元包括自感、等效对地电容和等效绕组匝间电容；
所述自感与所述等效绕组匝间电容并联；
所述等效绕组匝间电容的两端分别通过等效对地电容接地。
进一步地，所述预设的振荡频率为20kHz-400kHz。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种基于自激振荡波的变压器设计方法，利用变压器漏抗或励磁阻抗与电容型套管、绕组对地和绕组匝间的杂散电容构成的振荡回路，通过在变压器星型绕组中性点连接施加直流电压后将中性点迅速接地，得到自激振荡波形，通过变压器实际的自激振荡波形和三相变压器自激振荡模型比较，反推变压器结构设计，优化变压器自激振荡频率及振荡时间，降低变压器绕组过电压入侵波引起的对地电压及电位梯度，保证设计的变压器的绝缘性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供一种基于自激震荡波的变压器设计方法的流程图；
图2为待测变压器自激振荡波形回路的电路原理图；
图3为待测变压器自激振荡波形回路产生的自激振荡波形；
图4为第一三相变压器自激振荡模型和第二三相变压器自激振荡模型的电路原理图；
图5为第二三相变压器自激振荡模型产生的自激振荡波形。
具体实施方式
参见图1，本申请提供一种基于自激振荡波的变压器设计方法包括：
步骤S1：构建待测变压器自激振荡波形回路。
参见图2，所述待测变压器自激振荡波形回路包括三相变压器、直流高压发生器、开关K1、波形测量器、分压电容C2以及对地杂散电容C0；
所述三相变压器的三个高压绕组首尾顺次相连，所述三相变压器的三个低压绕组Lm的一端连接于一点，形成中性点；
所述直流高压发生器与所述中性点连接；
所述中性点还通过开关K1接地；
所述三相变压器的三个低压绕组Lm的另一端均通过对地杂散电容C0和分压电容C2接地；
所述波形测量器连接于每个对地杂散电容C0与对应的分压电容C2之间；
每个所述低压绕组Lm均等距离设有多个绕组匝间杂散电容C1；
每个所述低压绕组Lm通过多个绕组匝间杂散电容C1接地。
优选地，所述直流高压发生器与所述中性点之间设有保护电阻R。
步骤S2：将所述待测变压器自激振荡波形回路中的三相变压器的中性点接地，测量三相变压器的自激振荡波形。
将所述待测变压器自激振荡波形回路中的三相变压器的中性点接地，即将开关K1闭合，然后利用对地杂散电容C0、分压电容C2、电容型套管和三相变压器漏抗或励磁阻抗产生自激振荡，利用波形测量器测量三相变压器所产生的自激振荡波形，如图3所示。
步骤S3：根据所述三相变压器的自激振荡波形，得到第一对地电压及第一电位梯度。
步骤S4：构建第一三相变压器自激振荡模型。
参见图4，所述第一三相变压器自激振荡模型包括顺次连接的多个自激振荡单元；
每个所述自激振荡单元包括自感L1、等效对地电容C4和等效绕组匝间电容C3；
所述自感L1与所述等效绕组匝间电容C3并联；
所述等效绕组匝间电容C3的两端分别通过等效对地电容C4接地。
参见图4，第一三相变压器自激振荡模型的O端输入过电压，从X端测量自激振荡波形。建立第一三相变压器自激振荡模型后，可从O端输入过电压对第一三相变压器进行测试，待测试合格后，投入使用。
步骤S5：对所述第一三相变压器自激振荡模型输入过电压后接地，调试所述第一三相变压器自激振荡模型的等效对地电容C4、等效绕组匝间电容C3和自感L1，使所述第一三相变压器自激振荡模型的自激振荡波形满足预设的振荡频率，得到第二三相变压器自激振荡模型。所述预设的振荡频率为20kHz-400kHz。
步骤S6：对所述第二三相变压器自激振荡模型输入过电压后接地，得到第二对地电压及第二电位梯度。
对第二三相变压器自激振荡模型输入过电压后接地，然后测量得到自激振荡波形，如图5所示。
步骤S7：将所述第二对地电压与第一对地电压比较，所述第二电位梯度与所述第一电位梯度比较，判断是否满足预设的绝缘条件，若不满足，则跳转至步骤S5；若满足，则执行步骤S8。
步骤S8：根据第二三相变压器自激振荡模型的参数，构建新的三相变压器。
预设的绝缘条件可以是第二对地电压与第一对地电压的预设差值，以及第二电位梯度与第一电位梯度的预设差值，如果满足预设的绝缘条件，则可根据第二三相变压器自激振荡模型的等效对地电容C4、等效绕组匝间电容C3和自感L1设计新的三相变压器。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种基于自激振荡波的变压器设计方法，利用变压器漏抗或励磁阻抗与电容型套管、绕组对地和绕组匝间的杂散电容构成的振荡回路，通过在变压器星型绕组中性点连接施加直流电压后将中性点迅速接地，得到自激振荡波形，通过变压器实际的自激振荡波形和三相变压器自激振荡模型比较，反推变压器结构设计，优化变压器自激振荡频率及振荡时间，降低变压器绕组过电压入侵波引起的对地电压及电位梯度，保证设计的变压器的绝缘性能。

Claims (3)

1.一种基于自激振荡波的变压器设计方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1：构建待测变压器自激振荡波形回路，所述待测变压器自激振荡波形回路包括三相变压器、直流高压发生器、开关、波形测量器、分压电容以及对地杂散电容；
所述三相变压器的三个高压绕组首尾顺次相连，所述三相变压器的三个低压绕组的一端连接于一点，形成中性点；
所述直流高压发生器与所述中性点连接；
所述中性点还通过开关接地；
所述三相变压器的三个低压绕组的另一端均通过对地杂散电容和分压电容接地；
所述波形测量器连接于每个对地杂散电容与对应的分压电容之间；
每个所述低压绕组均等距离设有多个绕组匝间杂散电容；
每个所述低压绕组通过多个绕组匝间杂散电容接地；
所述直流高压发生器与所述中性点之间设有保护电阻；
步骤S2：将所述待测变压器自激振荡波形回路中的三相变压器的中性点接地，测量三相变压器的自激振荡波形；
步骤S3：根据所述三相变压器的自激振荡波形，得到第一对地电压及第一电位梯度；
步骤S4：构建第一三相变压器自激振荡模型；
步骤S5：对所述第一三相变压器自激振荡模型输入过电压后接地，调试所述第一三相变压器自激振荡模型的等效对地电容、等效绕组匝间电容和自感，使所述第一三相变压器自激振荡模型的自激振荡波形满足预设的振荡频率，得到第二三相变压器自激振荡模型；
步骤S6：对所述第二三相变压器自激振荡模型输入过电压后接地，得到第二对地电压及第二电位梯度；
步骤S7：将所述第二对地电压与第一对地电压比较，所述第二电位梯度与所述第一电位梯度比较，判断是否满足预设的绝缘条件，若不满足，则跳转至步骤S5；若满足，则根据第二三相变压器自激振荡模型的参数，构建新的三相变压器。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一三相变压器自激振荡模型包括顺次连接的多个自激振荡单元；
每个所述自激振荡单元包括自感、等效对地电容和等效绕组匝间电容；
所述自感与所述等效绕组匝间电容并联；
所述等效绕组匝间电容的两端分别通过等效对地电容接地。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的振荡频率为20kHz-400kHz。
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