环氧干式变压器雷电冲击耐受电压仿真分析

作者： 国自电气 时间：2024-09-14 09:30:38 阅读：108

将该变压器按1:1建立有限元分析模型（首端位于绕组上部，中性点端位于绕组下部），输入480 kV标准雷电冲击全波，计算出不同时刻的电场分布。

在冲击波进入后，首先是极高的电场强度集中在高压绕组进线端（首端）附近，依次将绕组首端的外表面的空气和前三个气道击穿，且第一个气道的上部电场强度达5.4kV/mm。冲击波约12μs时,高压绕组气道内的最大场强已下降至3.5kV/mm以内,但是此时低压绕组的外表面场强开始升高（最高达3.9kV/mm）,且电场强度呈现出由主空道向高压绕组递减扩散的趋势，即主空道的空气已被击穿。随着冲击波的继续发展，最大场强的位置发生振荡位移，振荡过程中虽然波动频率减小，但高压绕组气道内的最大场强却多次超过3.0kV/irnn；最后振荡逐渐趋于稳定，气道内场强降到3.0kV/mm以下。

通过实物绕组的试验和仿真辅助分析，可以得出以下结论：

（1）相关文献关于BIL值为250kV的论述有一定的事实根据，即干式变压器具有雷电冲击耐受电压的瓶颈限制，常规的分段层式绕组虽然层间电容大,雷电冲击特性优于饼式绕组，但止步于300 kV左右。

（2） 在350 kV及以上雷电冲击电压时，因为绕组气道和主空道内的空气被击穿而引起波形变形,其中绕组气道内的空气更是被多次击穿,但击穿的只是空气，而绕组本身并没有损坏，所以形成具有可恢复性的现象。《电力变压器第11部分:干式变压器》（GB 1094.11—2007）中也指出“干式变压器在进行雷电冲击试验时，可能会出现空气中的电容性局部放电……不能以示伤电流波形有轻微的畸变来作为拒绝该产品的理由”,但是此时的放电现象显然比较严重，已不是“轻微的畸变”现象，离认定为试验合格或被用户接受还有一定距离。

（3） 高压绕组靠近进线端（首端）周围的外表面空气在雷电冲击波前期的场强较高，此处可能引起空气击穿放电。因此，提升110kV干式变压器雷电冲击耐受电压问题的切入点就是在雷电冲击过程中降低高压绕组周围空气的电场强度而不被电离击穿。