不同类型雷电冲击电压下变压器绕组电压分布浅述

作者： 国自电气 时间：2024-10-12 09:24:23 阅读：93

电力变压器作为电力系统的重要组成部分之一，其安全可靠运行保证了电网的正常运转。电力变压器在运行中除了要承受长期的工频电压作用之外，还会遭受由于线路上其他设备动作而产生的操作过电压以及由于雷击而产生的雷电冲击过电压的作用。由于雷电冲击过电压的幅值高，而且等值频率高、波前特别陡峭，所以作用到变压器绕组上时，变压器绕组端部会在极短的时间内经受异常高的电压。不同于工频和操作冲击电压，雷电冲击电压在变压器绕组上的分布是非线性的，会导致变压器局部电场的高度集中，这就容易导致变压器绝缘的损坏。因此，雷电过电压保护对变压器的安全起着至关重要的作用，现场冲击耐受电压试验已成为电气工程的重要组成部分。

目前常用1.2/50μs标准雷电冲击电压（Standardlightning impulse，SLI)作为变压器的雷电冲击耐压试验电压波形。但是由于产生双指数型冲击电压的设备庞大、不易移动、安装复杂，雷电冲击试验在现场的应用受到限制。研究表明，变压器在实际运行过程中受到的雷电冲击电压通常表现为振荡形式，其振荡频率约为几十千赫兹到几千赫兹。因此，IEC于2005年推出的标准，推荐采用振荡型雷电冲击电压(OscillatingLightning Impulse，OLI)作为现场雷电冲击耐压试验波形，其具有产生效率高、适合现场使用、接近设备实际作用波形的优点。

由于冲击电压在变压器绕组分布的非线性，不同类型的雷电冲击电压在变压器绕组中的电压分布特性具有明显差异。因此，掌握不同类型的雷电冲击电压在变压器绕组中的分布特性及其变化规律，对于变压器的运行和设计以及现场雷电冲击试验的开展具有重要意义。

1，变压器绕组电压分布仿真研究

仿真使用的变压器额定电压为220kV，其为端部出线，绕组为内屏蔽-连续式绕组,其中绕组由72个线饼构成，其首端18个线饼采用内屏蔽式绕制方法,其目的是增加该部分的纵向电容,以调节绕组的冲击电压分布；其余线饼采用均匀连续式绕法。绕组每两饼引出一个抽头便于试验研究电压分布情况。

（1）绕组等效RLC网络参数计算

作者基于绕组的几何设计参数，采用理论公式计算的方法，计算绕组的电路网络参数，进而仿真获得不同类型雷电冲击电压下的绕组电压分布情况。绕组等效电路网络由若干个相同的RLC单元级联构成，对于绕组的仿真选取每两饼为一个单元，共计36个单元。

（2）标准雷电冲击下绕组电压分布

仿真所使用的标准雷电冲击为理想波形，其波头时间T=1.2μs，波尾时间T,=50.0μs。标准雷电冲击电压作用下变压器绕组上的电压分布出现了明显的畸变，其波形不再跟随输人电压的形状，而是出现振荡，且越靠近绕组末端电压幅值越低，同时绕组的固有振荡显现得越明显

2，结论

本文作者研究了标准雷电冲击电压和振荡型雷电冲击电压在变压器绕组中的分布特性。研究结果表明，对于相同波前时间和波尾时间的标准雷电冲击电压和振荡型雷电冲击电压，在绕组内部分布具有明显差异。与标准雷电冲击相比，振荡型雷电冲击对绕组端部绝缘的考核更加严格，但对于绕组主绝缘的考核相对宽松。