[发明专利]一种计及频变参数的变压器绕组等值电路模型建立方法

说明书

本发明涉及变压器技术领域，公开了一种计及频变参数的变压器绕组等值电路模型建立方法，包括如下步骤：建立ANSYS仿真模型，分别计算无故障状态下同相高低压绕组间互电容、临相高压绕组间电容、绕组对地电容及纵向电容电感；首先建立变压器三维仿真模型；对其进行静电分析，求取相应的电容值；绕组等值电路的ATP模型建立，模型构建时应与常见模型进行横向比对；扫频阻抗法仿真分析，建立并完善适于扫频阻抗仿真的变压器绕组等效模型。与现有技术相比，本发明借助所建立起的仿真电路模型，开展基于扫频阻抗的绕组变形测试仿真，可获取实验室模型的典型参数，利用对比分析结果验证仿真模型的正确性。

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，特别涉及一种计及频变参数的变压器绕组等值电路模型建立方法。

背景技术

变压器是电力系统中重要的电气设备之一，其安全运行对于保证电网安全意义重大。据有关统计资料介绍，变压器绕组是变压器事故损坏的主要部位。变压器绕组抗短路能力差是造成变压器运行损坏的主要原因。随着电网容量的不断增大，超高压与特高压电力系统的逐步建立，大容量、大区域互联和西电东送等复杂系统的即将形成，对电力系统的安全运行和供电可靠性都提出了更高的要求。特别是随着超高压输电系统全国联网、紧凑型输电线路的建成、带有静补或串补的交流柔性超高压输电系统的采用，输电系统的短路电流将达到较高水平，如63kA。这就要求各变压器产品都能承受较高短路电流所产生的较大电动力和机械力。随着电网容量的日益增大，短路容量亦随之增大，短路故障造成的变压器损坏事故呈上升趋势。

现有技术缺乏对变压器绕组变形检测的研究，导致扫频阻抗法对变压器绕组变形检测的判据不清，依赖人员经验的现状，不能获取正确的模型参数，不利于扫频阻抗诊断技术的研究。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种计及频变参数的变压器绕组等值电路模型建立方法，可借助建立起来的仿真电路模型，开展基于扫频抗组的绕组变形测试仿真，获得不同形式变压器模型以及不同变形形式的典型扫频阻抗测试结果，为扫频阻抗诊断技术的研究提供基础，进行仿真研究时，可获取实验室模型的典型参数，开展仿真研究，利用对比分析结果验证仿真模型的正确性，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术方案：本发明提供了一种计及频变参数的变压器绕组等值电路模型建立方法，包括如下步骤：

S1：建立ANSYS仿真模型，计算无故障状态下同相高低压绕组间互电容、临相高压绕组间电容、绕组对地电容及纵向电容电感；

S2：建立变压器三维仿真模型，A、B相建立高低压绕组模型，C相建立高压绕组模型；

S3：对S2中仿真模型进行静电分析，求取相应的电容值；

S4：将仿真模型简化为单相的二维轴对称情况进行计算电容及电感的计算；

S5：以变压器三维仿真模型为基础，制造相应缺陷进行仿真，计算绕组状况改变时电容、电感参数；

S6：建立绕组等值电路的ATP模型，模型构建时与常见模型进行横向比对；

S7：根据S6所述仿真模型进行扫频阻抗法的仿真分析，开展绕组变形分析，根据变压器绕组变形因素和绕组变形形式，研究扫频阻抗测试手段，建立并完善适于扫频阻抗仿真的变压器绕组等效模型。

进一步地，所述S4中电容计算步骤包括：

1)将模型简化为单相的二维轴对称；

2)将共有50饼的实体变压器的高压绕组沿轴向分为上、中、下三个部分，计算时详细建出其中一个部分的五饼，通过ANSYS静电分析中CMATRIX宏的调用得到饼间互电容；

3)通过串联关系求出总电容，作为各个部分的平均电容。

进一步地，所述S4中电感计算为在三维模型中建出所求绕组。