一种干式变压器雷电冲击耐受电压研究方法

作者： 国自电气 时间：2024-09-12 09:34:46 阅读：11

一般认为环氧浇注干式变压器的基准冲击水平(BIL)值为250 kV,适合生产66/77kV级的干式电力变压器。现通过仿真辅助分析和实物绕组测试相结合的方法,发现主要是高压绕组气道和主空道的空气发生了较严重的电离现象，基于此，提出了较合理的改进措施，将雷电冲击耐受电压提升到480kV,满足110kV电力变压器的要求。

关键词:干式变压器;雷电冲击;环氧树脂

雷电冲击波属于高频冲击波，具有电压高、时间短、频率高、波头陡度大的特点。绕组的等值电路为电容、电感、电阻的复杂综合体，雷电波传播中产生的电位振荡和复杂的电磁暂态过程,会引起局部场强大为升高，并易导致绝缘击穿，对变压器的危害极大。人们发现，即使按传统试验方法分别校核主、从绝缘强度并留有足够裕度，在雷电冲击试验时也往往承受不住相应试验电压叫绝缘性能的优劣对于变压器能否安全运行起着决定性作用，与油浸式变压器的“油-纸”绝缘系统不同的是，环氧树脂浇注干式变压器是由绝缘材料和空气(固休+空气)组成的复合绝缘系统。虽然环氧树脂的可耐受电场强度高达空气的6倍，但是由于空气与环氧树脂的介电常数之比为1:4左右，因而在实际电场分布中作用于空气的场强将高于环氧树脂，这种矛盾直接影响干式变压器的绝缘布局，在较高的雷电冲击电压下这一问题更加突出。国际公认的环氧浇注干式变压器的基准冲击水平(B1L)值为250kV,即可制造66/77kV级的干式变压器。因此，阻碍干式变压器电压等级进一步提升的技术瓶颈就包含雷电冲击耐受电压的提升,而人口密集的城市变电站也相当遗憾地无缘使用难燃、环保、安全的110 kV级干式变压器产品。

针对环氧浇注干式变压器雷电冲击耐受电压的提升问题进行分析以寻求解决方法，使干式变压器的雷电冲击耐受电压达到480 kV (峰值),即达到110 kV级油浸式变压器的标准值。

进行雷电冲击下的电场仿真分析并制造实物模型进行测试。仿真分析方法:按1:1建立有限元分析模型，采用有限元方法计算绕组各细分单元的分布电容、电感、电阻参数国,相比纯公式计算方法更加快速、实用、精准。在MATLAB Simulink中构建绕组的等效电路模型，通过在电路中施加雷电冲击全波进行分析计算，再将计算出的各电路节点结果波形导入有限元分析模型中，计算不同时刻的电压和电场分布状况，即“场路耦合”的研究方法。

根据标准《高电压试验技术第1部分:一般定义及试验要求》(GB/T 16927.1—2011),标准雷电冲击全波如图

图1