油浸式变压器绕组的分数阶模型辨识及其VFTO分布的计算方法

发布时间：2020-04-25 07:10

【摘要】：气体绝缘变电站(GIS)中,隔离开关、断路器操作或短路故障都可能引发特快速暂态过电压(VFTO)。VFTO具有纳秒级的上升沿,含有数百kHz至数十MHz的频率分量。这样的暂态电压波浸入变压器线圈将形成不均匀的分布,也可能激发起局部电磁振荡,使线圈绝缘受损。因此,准确确定VFTO作用下变压器线圈的高频电路模型至关重要。导线的趋肤效应和油纸复介电常数的频变特性导致变压器绕组传输线模型中的阻抗参数和导纳参数产生频变。然而,传统的变压器绕组传输线模型往往忽略油纸介电常数的频变特性或者在平行板和同轴圆柱体电容公式基础上确定频变导纳参数,影响绕组上暂态过电压分布计算的准确性。本文以此为背景,对油浸式变压器绕组的分数阶模型辨识及其VFTO分布的计算方法展开了研究。首先,以电介质弛豫极化理论为基础,得出变压器绕组单位长度复电容与复介电常数的线性对应关系,在有限元软件FEMM的基础上得到油纸在各个频点下的复介电常数所对应的复电容值;其次,由复电容的拟合模型,得出频变特性下变压器绕组传输线模型中分数阶导纳的表达式,同时考虑趋肤效应在不同种类矩形横截面导体中趋肤深度的差异,精确单位长度频变阻抗计算公式,进而确定整个模型的参数;第三,通过引入Caputo定义下分数阶微分的离散形式,改进了传统多导体传输线时域有限元法,避免了复杂的矢量匹配过程;第四,以实验室中的油浸连续式绕组为例,对其分数阶传输线模型进行仿真计算并将仿真结果与实验测量值和其余几种参数下的绕组传输线模型仿真结果进行对比,验证本文所确定分数阶模型参数的准确性;第五,将上述变压器绕组的分数阶模型辨识及其VFTO分布的计算方法用于大型纠结插花式变压器绕组的仿真计算。
【图文】：

软件 FEMM 计算匝间复电容过程中，通过设置油纸介电常构尺寸影响系数，在式（3-14）基础上通过复介电常数代替同频点下变压器绕组匝间复电容值。饼间电容由油道和匝间3-14）基础上可得饼间电容的表达式为0 0 1 10 0 0 0C 1分别代表油纸和油的介电常数，0 1 、 分别代表匝间绝缘系数，电容值 C 可通过 FEMM 得到。通过 的两组不，进而联立方程求得 。通过不同频点下的油纸复介电点下变压器绕组饼间复电容值。同理可得在不同频点下对铁芯以及油箱的复电容值。元软件求解限元软件 FEMM 计算导体感应能量过程如图 3-4、3-5、

图 3-5 导体 6 电位为 1 其余导体电位为 0 时图 3-6 导体 5 电位为 1 其余导体电位为 0 时得当分别设置导体 8、14 电位为 1，，其余导体电位为 0 时
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM411

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 梁贵书;王雁超;;考虑频变参数的油浸式变压器绕组分数阶传输线模型[J];电工技术学报;2016年17期

2 高竣;廖瑞金;王有元;杨丽君;郝建;刘锐;肖中男;;基于扩展Debye模型的变压器油纸绝缘老化特征量研究[J];电工技术学报;2016年04期

3 周利军;李先浪;王东阳;江俊飞;;基于Havriliak Negami介电弛豫模型的油纸绝缘状态评估[J];高电压技术;2016年01期

4 刘媛;董明;任明;杨景刚;程涣超;李金忠;;油纸绝缘介电响应函数模型参数与频域介电谱相关性仿真研究[J];变压器;2015年10期

5 董明;刘媛;任明;吴雪舟;程涣超;李金忠;;油纸绝缘频域介电谱解释方法研究[J];中国电机工程学报;2015年04期

6 王士良;;法拉第广义电容率定义的研究[J];前沿科学;2014年04期

7 刘禄;潘峰;薛定宇;;一种分数阶卡尔曼滤波器[J];东北大学学报(自然科学版);2014年08期

8 马龙;梁贵书;董华英;;含分数阶电抗元件网络的灵敏度分析[J];华北电力大学学报(自然科学版);2013年03期

9 刘欣;崔翔;梁贵书;马龙;;基于分数阶微分理论的宽频建模方法[J];电工技术学报;2013年04期

10 张翔;宋子彤;杨致慧;周勤;郭创新;;一种基于负载率和设备检测信息的油浸式变压器故障率模型[J];电网技术;2013年04期

相关硕士学位论文 前4条

1 郭静;VFTO作用下的变压器绕组分数阶模型研究[D];华北电力大学;2014年

2 卢洋;分数阶微分应用于图像边缘检测的研究[D];大连交通大学;2010年

3 孙海峰;VFTO作用下变压器绕组中波过程及谐振研究[D];华北电力大学（河北）;2005年

4 齐磊;多导体传输线的时域有限差分法研究[D];华北电力大学（河北）;2003年

本文编号：2639953