[发明专利]雷电冲击电压下变压器瞬时电场分布的计算方法

权利要求书

1.雷电冲击电压下变压器瞬时电场分布的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，根据变压器尺寸，等比例建立变压器的有限元仿真模型；确定有限元仿真模型中在雷电冲击下变压器瞬时电场分析计算所需要的材料和电气性能参数；以及确定进行雷电冲击时加载的雷电冲击波的种类以及相关参数；

S2，根据变压器绕组实际连接排布情况对绕组进行分组，利用有限元分析法对有绕组电场和磁场进行仿真计算，获得各部分绕组的等效电容和等效电感分布参数；

S3，根据绕组的等效电容和等效电感分布参数，在电路仿真分析软件中搭建变压器完整绕组的等效电路模型，通过求解等效电路模型得到变压器受到S1中确定的雷电冲击电压全过程中各部分绕组的电压值随时间变化的曲线，根据电压值随时间变化的曲线获得电压波形；

S4，将得到的各部分绕组对应的电压波形分别定义为函数并作为输入，重新加载到变压器的有限元仿真模型中的各部分绕组上，模拟绕组中雷电冲击波过程，进行瞬态电场的计算，得到变压器在受到雷电冲击电压全过程中瞬时电场分布情况。

2.根据权利要求1所述的雷电冲击电压下变压器瞬时电场分布的计算方法，其特征在于，S1中，变压器的有限元仿真模型中包含有变压器的铁芯、绝缘介质和绕组对应的模型。

3.根据权利要求1所述的雷电冲击电压下变压器瞬时电场分布的计算方法，其特征在于，S1中，变压器的有限元仿真模型采用二维轴对称模型。

4.根据权利要求1所述的雷电冲击电压下变压器瞬时电场分布的计算方法，其特征在于，S1中，确定有限元仿真模型中在雷电冲击下变压器瞬时电场分析计算所需要的材料包括环氧树脂和空气，电气性能参数包括环氧树脂的相对介电常数以及空气的相对介电常数。

5.根据权利要求1所述的雷电冲击电压下变压器瞬时电场分布的计算方法，其特征在于，S1中，加载的雷电冲击波的种类包括标准雷电冲击全波和标准雷电冲击截波，相关参数包括波前时间、半峰值时间和电压峰值。

6.根据权利要求1所述的雷电冲击电压下变压器瞬时电场分布的计算方法，其特征在于，S2中，利用有限元分析法对有绕组电场和磁场进行仿真计算，获得各部分绕组的等效电容和等效电感分布参数的过程包括：

通过参数化扫描计算模型，自动对每部分线圈分别逐次加载设定好的边界条件并快速扫描、整合计算结果形成数据矩阵，然后从矩阵中提取变压器绕组等值电路的分布电容和电感参数。

7.根据权利要求1所述的雷电冲击电压下变压器瞬时电场分布的计算方法，其特征在于，S3中，在电路仿真分析软件中搭建变压器完整绕组的等效电路模型时，将每部分绕组线圈作为一个电路单元。

8.根据权利要求1所述的雷电冲击电压下变压器瞬时电场分布的计算方法，其特征在于，S3中，按照分布电感串联在电路中，各部分绕组之间的互容以及各部分绕组的对地电容都并联在电路中的原则，在电路仿真软件中搭建变压器完整绕组的等效电路模型。

9.根据权利要求1所述的雷电冲击电压下变压器瞬时电场分布的计算方法，其特征在于，在MATLAB的Simulink工具箱中搭建变压器完整绕组的等效电路模型，按照绕组的分组情况将每组绕组作为一个电路单元接入电路中，并在电路首端加载S1确定好的雷电冲击波。

10.根据权利要求1所述的雷电冲击电压下变压器瞬时电场分布的计算方法，其特征在于，S4中，采用场路间接耦合的方法计算得到变压器在受到雷电冲击电压全过程中瞬时电场分布情况。