变压器冲击变形过电压特性的仿真分析

作者： 国自电气 时间：2024-09-22 09:30:21 阅读：27

在变压器受到雷电冲击作用时，绕组会产生变形作用，可分为绕组的轴向变形和径向变形，绕组变形会对变压器等效电路的电容、电感等参数产生影响，从而影响变压器的过电压特性。绕组发生轴向变形时，绕组间的饼间电容及对地电容减小[；而绕组发生径向变形时，则只改变对地电容的大小，饼间电容不发生变化；径向变形对变压器绕组最大电压的影响作用更大。在分析过程中，仅针对雷电冲击作用造成的绕组径向变形进行分析。

1，高压绕组径向变形模拟分析

在受到雷电冲击作用时，高压绕组的前、中、后各段均会产生不同程度的径向变形,其中高压绕组前段线饼的径向变形会造成绕组空间因数的减小，使得前段线饼的最大电压值减小，造成中、后段最大电压值也随之减小，高压绕组前段电压的分布如图所示。

图1

从图中可以看出，在高压绕组前段产生径向变形时，不同高压及中压变形时的变化分布趋势一致，其中不同高压值作用时变压器的最大电压变化相差较大,随着高压值的增加，产生的最大电压值也逐渐增加；不同中压值作用时变压器的最大电压也存在一定的变化，但差值相差不大，这说明高压绕组在雷电冲击下产生径向变形作用时，对中压绕组的电压影响作用较小。在图3中还可以看到，电压波动在前段时的曲率要大于中后段的曲率，这是由于电压波形在传递过程中存在着一定的能量损耗，在传递到中后段时造成最大电压的曲率下降，使得中后段线饼的空间因数及最大电压的分布变化与绕组的变形之间呈非线性关系，存在一定的复合变化作用。

2，中压绕组径向变形模拟分析

在受到雷电冲击作用时，中压绕组的前、中、后各段均会产生不同程度的径向变形，中压绕组产生的径向变形，会降低变压器高、中压绕组间的电压传递比，使得中压绕组变形位置的最大电压值降低，从而降低高压绕组相对位置的最大电压。以中压绕组的中段变形时电压分布为例进行分析，中压绕组中段电压的分布如图4所示。从图4中可以看出，在中压绕组中段产生不同的变形作用时，不同高压及中压值的变化分布趋势一致，其中不同高压值作用时变压器的最大电压变化的差值要小于中压值的变化；中压值变化时，随着中压值的增加，不同位置的最大电压逐渐减小，这是由于变压器发生中段绕组的径向变形时，中压绕组的对地电容增加产生的能量损失要小，从而造成较小的电压值作用时产生的能耗占比要大，从而变压器的最大电压增加，变形程度越大，则电压的变化越大。

图2

结论

1)变压器在使用过程中受到雷电的冲击作用,会造成绕组的变形,从而对变压器的过电压特性产生影响，并影响变压器的使用。采用EMTP针对雷电冲击造成的绕组变形进行模拟分析，建立了变压器集中参数的等值电路，通过参数的调整模拟不同的变形作用，对绕组变形引起的变压器过电压特性进行分析。

2)变压器高压绕组径向变形对电压分布的影响作用较大，高压绕组径向变形对高压绕组的影响作用较大，对中压绕组的电压影响作用较小；变压器径向中压绕组中段变形对高压绕组的电压变化影响较小，可减小中压绕组的最大电压，提高高压绕组相对位置的电压。

3)变压器的绕组变形对变压器的过电压特性具有较大的影响作用，在使用过程中,应提高变压器绕组的绝缘性保护，特别是径向的绝缘保护，避免雷电冲击作用时的变形引起的电压变化。