文章编号1671变压器冲击电压分布计算在纵绝缘设计中的应用李道明曲渝21.中南输变电设备成套有限公司河南郑州450004！2河南省电影电视学校。河南郑州450，3器线阗的绝，必项能可靠地承受住大气过电压长期工作电压操作过电压和暂态过电压的作用。分折厂殳压备线阁在呃受到冲击电压时产生电嵫振荡过电压和感应过电压的原因。对电乃，压。器波过程进行计算与仿真运用波过程计算软件进行变压器绝缘结构设计，后指出波过程计算是变压器纵绝缘设计的重要依据。

　　我国现运行大型电力变压器的单台大容量高电压等级分别为840娜人500砍。变压器的电压等级的捉对变压器的绝缘结构设计提出更。的要求在工频电压和操作电压作用下，电力变压器绕组匝间和饼间的电压差值近似按匝数平均分布。但在雷电冲击作用下，由于电压波形的波前等值频率达数百十赫兹绕组匝间和饼间的屯容和绕组对地的电容影响己不能忽略。在冲击电压施加的起始时刻。沿绕组的电压分布坫本上山分布屯容网络决定。形成了沿绕组极不均匀的分布。

　　主要电压将降落在入波绕组的前半部分。由于线圈电感和分布电容是不同性质的两种储能元件，因此在波之的段时间内将出现绕组中储存过程，从而在入波绕组形成振荡过电压。同时，由，变乐器本身是磁耦合紧密的装置，波绕纟的电磁振荡将感应到其它绕组。可能产生感应过电压。这个过程使绕组的匝间段间和绕组各线段的对地电位己不再是按匝数分布，其匝间饼间的电位差和绕组各饼的对地电位与工频电压分布相比较，要超过许多倍。所以，变压器的纵绝缘结构主要应根据冲击电压作用时的电压分布来决定。为此，在变压器绝缘结构设计中，必须了解作用于线圈绝缘上的过电压，了解在冲击波作用下变压器线圈内波过程及电压分布，例如线圈中相邻两元件线段间间的电位差，即梯度电压；线圈中关键部位的屯位左。例如昏端到某点的屯位差。

　　即线梯度电卡等这对合理确定变卡器绝缘结构。

　　保证变压器安全可靠运行具有非常重要意义。因此在设计阶段进行变压器的冲击屯报分布的仿真计算波过程计算己经是国内外大中型变压器制造厂进行变压器绝缘结构设计中必不可少的过程。

　　1冲击电压作用下变压器线圈的建模变压器线，特，是大咽变压器线圈+又紧密的磁耦介。而1山于线圈规梭比较大。导线绕制紧密，因此线圈之间以及线圈对附近导体铁心油箱金属紧固件等之间打较大的分布屯容。在具有陡波前的冲击电压作用下，这些分布参数对绕组中的电磁过程起决定作用。国际电工委员会，和我国家标准规定的标准雷电全波和截波的波形1和2.标准冲击全波用双指数波描述装工作。

　　标准全波1.以50，是指视在波前时间为1.2化，视在半波峰值时间为50.标准冲击全波与实际调试的冲击全波之间的允许偏差为峰值±3，波前时间为±30，半峰值时间为20.截波是指述全波在达到峰值，开始截断。

　　标准工电全波和标准截波的波前起始时刻和截断，刻。波形的等效频书都在数百千赫兹。在这个频率范围内，严格来讲，对于电力变压器线圈波过程的仿息应当以分布参数屯路对变压器线圈进行述模。但记。厂电力变压器特，是大型屯力变压器线，结构十分复杂。不1的线圈类型变化段间异线换位等。使分布参数沿绕组分布极不均匀，或者说从个线匝过渡到另线匝时，参数不连续。此外，各绕组线匝数之多。若以线匝为单位进行分布参数建模。其规模又大得无法实现求解。因此。实际上传统的方法圮将分布，数电路转化为集中参数电路求解。基于上述考虑，计算变压器线圈中冲击电压分布的基本思路是等值电路。

　　2；针对变压器冲击电压试验接线和线圈内部电磁暂态过程的特点，建立相应的场模型，计算等值电路的电感，数屯容参数等。

　　根据所建立电路方程，采用种适当的求解方程的方法求出冲击电压沿各绕组的电压分布。

　　根据纵绝缘结构设计的需要，将冲击电1.分布迎过后处到！1.计兑电位拂度以及线面电场强度，从而计算绝缘裕度。如果需要的话，还可以分析线圈自然频率的分布，以避免严重的局部电磁振荡。

　　2变压器线圈的冲击特性变压器线圈的等值电路是由单元的等值电路连接而成的，每单元就足线圈的1个邰分。单兀线圈等值电路包穴条电感支路和条纵向电容支路并联在两个端点上，还有若干分别连接在两个端点上的对地电容和对其它单儿的屯容。木文仅提供单绕组变压器线圈的等值电路3所2所，中儿之间还。灯互感。

　　在3等值电路中，与电感并联的电容支路足由匝叫电容段间饼间分布电容通过等值计算获得的纵向电容，通常称为纵向等值电容；接在电感两端的电容是由绕组间的分布电容绕组对铁心的分布电容绕组对油箱的分布电容等值的横向电容，包括对地电容和绕组间的电容。由户变乐绕组结构的特殊性。所，电容支路是完全连通的。这样，当陡波前的冲击电压施加在处于静态中的变压器绕组的线端时，在起始时刻，由于电感支路屯流不能突变。因而电感支路当于开路，电压的分布主要由电容网络决定。以均匀单绕组变压器为例，沿绕组的起始电压分布完全由单位长度的横向电容对单位长度的纵向电容的比值来决定的。比值越大，电压分布越不均匀，大部分叫1注要降落在近入波端的小部分线圈4.

　　让足当冲击波波尾足够长，且波尾比较平缓时典型波形为阶跃波，终电压分布将由电感电路来决定，即基本上呈现线性分布。起始分布和终分布之差别。必然引起振荡过程，并可能产生振荡过屯压。绕组的每个位置上的振荡电压的幅值由起始电压分布与终电压分布在该处的差值决定的。显然，从这个意义上讲，在冲击电压的作将变压器线酬1分单并建立频目下。起始电压分布越接近终分布，则友郑州大学学报工学版电压的幅值越小，出现过电压的可能性也越小。

　　变压纵绝缘结构设讣的任务，就是通过适当的分区绝缘结构设计，使得尽可能提高绕组端部特别记首端1部分线饼的纵向等值电容，从而减少横向电界对纵向屯界的比值，使起始分布尽量接近终分布。可以想象，在横向电容不变的情况下。纵向电容从闯端到末端应，逐渐减小，而。

　　首端的纵向电界砬足够大提高变压器纵向等值电容的办法主要有采用线圈端部屏蔽纠结式或内屏蔽线圈等办法。由于工艺复杂性的原因，不可能做到纵向电容均匀变化，因此实际上采用的是分区绝缘结构。作分区绝缘结构的交界处，尤其纪纠结式线圈4连续式线圈的交界处，纵向等侦电容有较大的突变。在内屏蔽线圈与连续式线圈3波过程计算软件在产品改进设计中的应用以3吧720000230产品为例。该产品线圈的排列5.

　　高压线采用插入电容连续式结构。首端为段内屏蔽式，共屏蔽14段，其中8段屏2匣，6段屏1匝，中压线圈仍采用插入电容连续式，首端为段内屏蔽结构，共屏8段，其中4段屏2匣，4段屏1匝低压线圈为双半螺旋式，正常油道5逆间为31丽。旋内为1.5.

　　针对上述结构，利用波过程计算软件计算高压线圈首端入波全波950政及中压线圈首端入波全波480砍时各线圈的电位分布及油道梯度电压。由此应用于变压器设计中，其技术经济分析从1可以清楚地肴到。于卞纵绝缘的压缩，线圈排列紧凑，填充率高，使得改进后的产品，单台材料消耗比同类产品少了十几吨，而它的技变压器铁心直径窗高中心距电工钢带重mm原产品改讲产品变压器运输重103kg空载损耗载损耗高中！

　　短路阻抗高低！

　　短路阻抗中低1原产品改进产品术性能参数还要优于它的同类产品，从而大大提尚了其在市场中的竞争力。

　　4结束语主纵绝缘的设计改进给产品带来的经济效益是很大的，其利润是极其丰厚的，但这所有的切必须以货吒器安令可克运行为前提。邛此。准确地计算变压器在遭受各种过电压时各线圈的冲击电压分布电场分布，合理选择纵绝缘结构非常重要。波过程计算软件己经成为电力变压器纵绝缘结构设汁的种屯要工具。其计算结果是确定变压器线圈纵绝缘结构的重要依据。

　　Ii胡启凡张喜乐。变压器试验技术妃。北京机械工业出版社，2000 2王赞坫。多绕饥变器线，的波过程讣算。北京清华大学电机工程与应用电子技术系，1985.

　　36之。大型电力变压器线圈中波过程的数值分析