CN114113925B - 用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算方法及系统 - Google Patents
用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114113925B CN114113925B CN202111257192.0A CN202111257192A CN114113925B CN 114113925 B CN114113925 B CN 114113925B CN 202111257192 A CN202111257192 A CN 202111257192A CN 114113925 B CN114113925 B CN 114113925B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- winding
- transformer
- field intensity
- under
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005684 electric field Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 125
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算方法及系统，包括以下步骤：建立高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路；根据高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路，计算得到标准雷电冲击电压下绕组各饼的电压；将标准雷电冲击电压下绕组各饼的电压添加到变压器二维有限元模型中绕组的各饼上，再考虑电压波峰所处绕组位置，计算变压器内的场强分布，然后确定雷电冲击下变压器内部的最大电场强度及其位置，该方法及系统能够准确确定雷电冲击下变压器内部的最大电场强度。
Description
技术领域
本发明属于变压器技术领域，涉及一种用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算方法及系统。
背景技术
变压器作为电力系统最重要的设备之一，它的安全稳定运行对于保证电力系统的可靠性有着非常重要的意义。雷电冲击对变压器的正常运行有着很大的危害，根据实际的故障统计结果显示，雷电冲击所造成的变压器绝缘破坏的概率多达一半以上。其原因在于，雷电冲击电压的幅值很大，上升时间短，并且造成的变压器绝缘破坏不能自然恢复。所以为了能够更准确的判断变压器的抗雷电冲击能力，有必要对变压器在雷电冲击下的绝缘进行深入研究。现有的研究基本是采用计算出线饼的电位后，直接赋值到变压器的二维模型中的饼式绕组上进行计算，并未考虑到电压波峰所处的绕组位置不同所带来的影响，因此雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算准确性较差，严重的影响后续变压器抗雷电冲击能力的评估结果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算方法及系统，该方法及系统能够准确确定雷电冲击下变压器内部的最大电场强度。
为达到上述目的，本发明所述的用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算方法包括以下步骤：
建立高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路；
根据高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路，计算得到标准雷电冲击电压下绕组各饼的电压；
将标准雷电冲击电压下绕组各饼的电压添加到变压器二维有限元模型中绕组的各饼上，再考虑电压波峰所处绕组位置，计算变压器内的场强分布，然后确定雷电冲击下变压器内部的最大电场强度及其位置。
建立高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路的具体过程为：
建立变压器二维有限元模型，根据变压器二维有限元模型计算得到线饼的纵向等值电容、对地电容以及电感参数；
根据线饼的纵向等值电容、对地电容以及电感参数利用电路仿真软件，建立高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路。
利用有限元电磁计算软件计算变压器内的场强分布。
当电压波峰在高压绕组上端时，其与调压绕组的距离最远，计算此时高压绕组与调压绕组间的场强分布；当电压波峰在高压绕组中部时，其与调压绕组的距离最近，计算此时高压绕组与调压绕组间的场强分布；当高压绕组各饼之间电压差均较大时，计算此时高压绕组上的场强分布，再将上述场强的计算结果进行对比，以确定雷电冲击下变压器内部最大的电场强度及其位置。
在建立高频条件下分布参数的梯形等效电路时，调压绕组处于最负分接状态。
一种用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算系统，包括：
构建模块，用于建立高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路；
计算模块，用于根据高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路，计算得到标准雷电冲击电压下绕组各饼的电压；
确定模块，用于将标准雷电冲击电压下绕组各饼的电压添加到变压器二维有限元模型中绕组的各饼上，再考虑电压波峰所处绕组位置，计算变压器内的场强分布，然后确定雷电冲击下变压器内部的最大电场强度及其位置。
建立高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路的具体过程为：
建立变压器二维有限元模型，根据变压器二维有限元模型计算得到线饼的纵向等值电容、对地电容以及电感参数；
根据线饼的纵向等值电容、对地电容以及电感参数利用电路仿真软件，建立高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路。
利用有限元电磁计算软件计算变压器内的场强分布。
当电压波峰在高压绕组上端时，其与调压绕组的距离最远，计算此时高压绕组与调压绕组间的场强分布；当电压波峰在高压绕组中部时，其与调压绕组的距离最近，计算此时高压绕组与调压绕组间的场强分布；当高压绕组各饼之间电压差均较大时，计算此时高压绕组上的场强分布，再将上述场强的计算结果进行对比，以确定雷电冲击下变压器内部最大的电场强度及其位置。
在建立高频条件下分布参数的梯形等效电路时，调压绕组处于最负分接状态。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算方法及系统在具体操作时，充分考虑冲击电压在绕组上的传递是一个波过程，在确定时，将标准雷电冲击电压下绕组各饼的电压添加到变压器二维有限元模型中绕组的各饼上，再考虑电压波峰所处绕组位置，计算变压器内的场强分布，然后依此准确确定雷电冲击下变压器内部的最大电场强度及其位置，操作简单、方便，实用性极强。
进一步，通过计算电压波峰在高压绕组上部、电压波峰在高压绕组中部及高压绕组各饼之间电压差均较大的情况下变压器内的场强分布，再通过比较得到变压器内的最大场强，准确性较高。
附图说明
图1为变压器电容计算绕组的结构图；
图2为变压器二维有限元模型的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1至图2，本发明所述的用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算方法包括以下步骤：
1)建立变压器的二维有限元模型，根据变压器的二维有限元模型计算得到线饼的纵向等值电容、对地电容以及电感参数，参考图2；
2)根据线饼的纵向等值电容、对地电容以及电感参数利用电路仿真软件，建立高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路；
3)根据高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路，计算得到标准雷电冲击电压下绕组各饼的电压；
然后通过计算电压波峰在高压绕组上部、电压波峰在高压绕组中部及高压绕组各饼之间电压差均较大的情况下变压器内的场强分布，通过比较得到变压器内的最大场强。
4)将标准雷电冲击电压下绕组各饼的电压添加到变压器的二维有限元模型中的绕组各饼上，再利用有限元电磁计算软件计算变压器内的场强分布，继而确定雷电冲击下变压器内部最大的电场强度及其位置。
其中，当电压波峰在高压绕组上端时，其与调压绕组的距离最远，通过仿真计算得到此时高压绕组与调压绕组间的场强分布；当电压波峰在高压绕组中部时，其与调压绕组的距离最近，通过仿真计算得到此时高压绕组与调压绕组间的场强分布；当高压绕组各饼之间电压差均较大时，仿真计算得到此时高压绕组上的场强分布，再将上述场强的仿真计算结果进行对比，确定雷电冲击下变压器内部最大的电场强度及其位置。
其中，在建立高频条件下分布参数的梯形等效电路时，调压绕组处于最负分接状态。
另外，计算得到绕组各饼的电压后，考虑到冲击电压在绕组上的传递是一个波过程，分别选择电压波峰在高压绕组上部、电压波峰在高压绕组中部以及高压绕组各饼之间电压差均较大的情况进行电场场强计算。
选择电压波峰在高压绕组上部及电压波峰在高压绕组中部时，主要考察的是高压绕组和调压绕组间的电场强度；选择高压绕组各饼之间电压差均较大的情况时，主要考察的是高压绕组各饼之间的电场强度，再进行比较，从而确定变压器内部的最大电场强度。
本发明所述的用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算系统，包括：
构建模块，用于建立高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路；
计算模块，用于根据高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路，计算得到标准雷电冲击电压下绕组各饼的电压；
确定模块，用于将标准雷电冲击电压下绕组各饼的电压添加到变压器二维有限元模型中绕组的各饼上，再考虑电压波峰所处绕组位置，计算变压器内的场强分布，然后确定雷电冲击下变压器内部的最大电场强度及其位置。
Claims (2)
1.一种用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路；
根据高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路，计算得到标准雷电冲击电压下绕组各饼的电压；
将标准雷电冲击电压下绕组各饼的电压添加到变压器二维有限元模型中绕组的各饼上，再考虑电压波峰所处绕组位置，计算变压器内的场强分布，然后确定雷电冲击下变压器内部的最大电场强度及其位置；
建立高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路的具体过程为：
建立变压器二维有限元模型，根据变压器二维有限元模型计算得到线饼的纵向等值电容、对地电容以及电感参数；
根据线饼的纵向等值电容、对地电容以及电感参数利用电路仿真软件，建立高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路；
利用有限元电磁计算软件计算变压器内的场强分布；
当电压波峰在高压绕组上端时，其与调压绕组的距离最远，计算此时高压绕组与调压绕组间的场强分布；当电压波峰在高压绕组中部时，其与调压绕组的距离最近，计算此时高压绕组与调压绕组间的场强分布；当高压绕组各饼之间电压差均较大时，计算此时高压绕组上的场强分布，再将上述场强的计算结果进行对比，以确定雷电冲击下变压器内部最大的电场强度及其位置；
在建立高频条件下分布参数的梯形等效电路时，调压绕组处于最负分接状态。
2.一种用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算系统，其特征在于，包括：
构建模块，用于建立高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路；
计算模块，用于根据高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路，计算得到标准雷电冲击电压下绕组各饼的电压；
确定模块，用于将标准雷电冲击电压下绕组各饼的电压添加到变压器二维有限元模型中绕组的各饼上，再考虑电压波峰所处绕组位置，计算变压器内的场强分布，然后确定雷电冲击下变压器内部的最大电场强度及其位置；
建立高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路的具体过程为：
建立变压器二维有限元模型，根据变压器二维有限元模型计算得到线饼的纵向等值电容、对地电容以及电感参数；
根据线饼的纵向等值电容、对地电容以及电感参数利用电路仿真软件，建立高频条件下变压器高低调压绕组分布参数的梯形等效电路；
利用有限元电磁计算软件计算变压器内的场强分布；
当电压波峰在高压绕组上端时，其与调压绕组的距离最远，计算此时高压绕组与调压绕组间的场强分布；当电压波峰在高压绕组中部时，其与调压绕组的距离最近，计算此时高压绕组与调压绕组间的场强分布；当高压绕组各饼之间电压差均较大时，计算此时高压绕组上的场强分布，再将上述场强的计算结果进行对比，以确定雷电冲击下变压器内部最大的电场强度及其位置；
在建立高频条件下分布参数的梯形等效电路时，调压绕组处于最负分接状态。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111257192.0A CN114113925B (zh) | 2021-10-27 | 2021-10-27 | 用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111257192.0A CN114113925B (zh) | 2021-10-27 | 2021-10-27 | 用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114113925A CN114113925A (zh) | 2022-03-01 |
| CN114113925B true CN114113925B (zh) | 2024-05-07 |
Family
ID=80377134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111257192.0A Active CN114113925B (zh) | 2021-10-27 | 2021-10-27 | 用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114113925B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103823137A (zh) * | 2014-02-25 | 2014-05-28 | 浙江大学 | 一种电抗器绕组在雷电波作用下响应特性的分析方法 |
| CN109596926A (zh) * | 2018-12-30 | 2019-04-09 | 国网北京市电力公司 | 变压器试验温度的修正方法及装置 |
| CN110618361A (zh) * | 2019-10-12 | 2019-12-27 | 国网山东省电力公司莱芜供电公司 | 一种基于雷电全波冲击试验的变压器绝缘试验修正方法，设备及可读存储介质 |
| CN110705172A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-17 | 西安交通大学 | 雷电冲击电压下变压器瞬时电场分布的计算方法 |
| CN111157867A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-05-15 | 江苏省电力试验研究院有限公司 | 移相变压器雷电冲击绕组过电压计算方法 |
| JP2021089153A (ja) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | 北陸電力株式会社 | 変圧器の雷サージ応答の解析方法 |
-
2021
- 2021-10-27 CN CN202111257192.0A patent/CN114113925B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103823137A (zh) * | 2014-02-25 | 2014-05-28 | 浙江大学 | 一种电抗器绕组在雷电波作用下响应特性的分析方法 |
| CN109596926A (zh) * | 2018-12-30 | 2019-04-09 | 国网北京市电力公司 | 变压器试验温度的修正方法及装置 |
| CN110618361A (zh) * | 2019-10-12 | 2019-12-27 | 国网山东省电力公司莱芜供电公司 | 一种基于雷电全波冲击试验的变压器绝缘试验修正方法，设备及可读存储介质 |
| CN110705172A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-17 | 西安交通大学 | 雷电冲击电压下变压器瞬时电场分布的计算方法 |
| JP2021089153A (ja) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | 北陸電力株式会社 | 変圧器の雷サージ応答の解析方法 |
| CN111157867A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-05-15 | 江苏省电力试验研究院有限公司 | 移相变压器雷电冲击绕组过电压计算方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 110kV天然酯绝缘油变压器的绝缘分析;宋浩永 等;变压器;第57卷(第10期);64-69 * |
| 超高压电力变压器绝缘计算;刘建军;;电气技术(08);全文 * |
| 雷电冲击下变压器等值电路电感参数的计算与分析;孟晨 等;变压器(04);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114113925A (zh) | 2022-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103323718B (zh) | 一种容性高压设备绝缘老化诊断试验系统及其工作方法 | |
| CN104111393B (zh) | 一种电力变压器抗短路能力的综合评测分析方法 | |
| CN103675607B (zh) | 架空输电线路雷电绕击与反击识别方法 | |
| CN102435921A (zh) | 同塔双回输电线路绝缘及耐雷电冲击性能的判定方法 | |
| CN102998556B (zh) | 金属氧化物限压器的特快速暂态过电压仿真装置及其方法 | |
| CN110705172A (zh) | 雷电冲击电压下变压器瞬时电场分布的计算方法 | |
| CN102073795A (zh) | 一种110kV线缆混合线路操作过电压水平预测方法 | |
| CN103675602A (zh) | 一种输电线路雷击闪络与未闪络的判别方法 | |
| CN111198309A (zh) | 一种海上平台干式变压器状态监测与故障预警方法 | |
| CN103323741A (zh) | 一种针对强故障的基于故障电压初始行波幅值比较的d型线缆混合线路故障区段判别的方法 | |
| CN105242133A (zh) | 一种改进配电线路雷电跳闸率计算方法 | |
| CN102983712A (zh) | 大容量电力电子变换系统电磁瞬态分析方法 | |
| CN105092997A (zh) | 一种特高压输电线路雷电绕击与反击的识别方法 | |
| CN110196356A (zh) | 无源式频域介电谱在线测量分析系统及方法 | |
| CN104459370A (zh) | 基于双传输线结构的换流变压器宽频电磁暂态分析模型 | |
| CN114113925B (zh) | 用于确定雷电冲击下变压器内部最大电场强度的计算方法及系统 | |
| CN108932368A (zh) | 一种基于matlab的变压器绕组变形频率响应的仿真方法 | |
| CN104635087A (zh) | 避雷线绝缘架设时输电线路杆塔接地安全性能的检验方法 | |
| CN106294896B (zh) | 一种超导变压器pscad模型 | |
| CN105825037A (zh) | 变电站气体绝缘开关设备管道支架的等效电路建模方法 | |
| CN103424628A (zh) | 测量平行电网线路正序阻抗的方法 | |
| CN104833873A (zh) | 一种电感型限流避雷针防雷效果的理论验证方法 | |
| CN103560484B (zh) | 三电流互感器在线监测变压器夹件多点接地电流控制装置 | |
| CN112699576B (zh) | 一种特高压直流雷电电磁暂态工程分析方法 | |
| CN114239340A (zh) | 一种sf6断路器分合闸线圈绝缘故障评估方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |