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：目前企業在計算波過程時將低壓繞組作為接地體，計算結果過于嚴格，加大了成本開支。文章考慮低壓繞組感應過電壓的影響，建立了更接近實際情況的雙繞組等值電路模型，通過實例計算和實驗數據的對比，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 文獻標識碼：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，波過程計算作為設計階段的重要環節，其精度一直是變壓器企業關注的熱點。由于絕緣結構過于復雜，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果不能真實反映電場情況，基于此本文建立了一種新的波過程計算模型，并且以一臺實際變壓器為例進行了計算和對比，從而說明模型的正確性，新模型更接近實際情況，計算精度較高。

1 雙繞組模型

現如今企業為了簡化計算，計算波過程時仍然沿用傳統的單繞組等值電路模型，該模型沒有考慮低壓繞組感應過電壓的作用，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用網孔電流法解方程，以高壓繞組第一餅為例，網孔電流為ih1，根據磁通與電流關系式有，對整個繞組列網孔電流方程有：

其中K1至K3是由電感和電容組成的數學關系式，

V1（t）表示沖擊電壓。

2 計算實例

為了驗證雙繞組模型的正確性，本文對一臺500kV電力變壓器進行了波過程計算，計算結果如圖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%，實驗數據是8.18%；與實驗數據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行的計算，其結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，本文繼續以一臺結構較為復雜的換流變壓器進行了計算，計算結注：上圖中虛線代表實驗數據，實線代表本文的計算數據。

3 結語

縱絕緣考核的重點是波過程計算，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。并且以實際變壓器為例進行了雙繞組模型下的波過程計算，通過與實驗數據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，鐵嶺市電力勘測設計院工程師，研究方向：變電所土建設計。