基于Ansoft的變壓器繞組變形仿真研究

王錄亮 黃 松 宋坤宇 江子豪

（1、海南電力試驗(yàn)研究院 2. 武漢三相電力科技有限公司）

基于Ansoft的變壓器繞組變形仿真研究

王錄亮1黃 松1宋坤宇2江子豪2

（1、海南電力試驗(yàn)研究院 2. 武漢三相電力科技有限公司）

電力系統(tǒng)為人們的生活帶來(lái)充足的電能，500kV變電站是電力系統(tǒng)進(jìn)行電能傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)。若500kV變電站遭遇到雷擊，可能出現(xiàn)大規(guī)模停電現(xiàn)象，安全供電將無(wú)法保證。被雷擊損害的500kV變電站在短時(shí)間內(nèi)難以恢復(fù)，因?yàn)樽冸娬驹O(shè)備并不具備自主恢復(fù)能力。本文將500kV變電站作為研究對(duì)象，對(duì)于雷電侵入后的變電站保護(hù)措施進(jìn)行分析，提出針對(duì)性意見(jiàn)。

500kV變電站；雷電過(guò)電壓；避雷器

0 引言

目前變壓器繞組變形研究多用離線實(shí)驗(yàn)方法，成本高昂且操作復(fù)雜，隨著數(shù)值仿真計(jì)算的發(fā)展[1]，基于Ansoft對(duì)變壓器短路漏磁場(chǎng)、電流及電磁力進(jìn)行有限元仿真逐漸成為一種指導(dǎo)性的方法。

1 場(chǎng)路耦合法

對(duì)變壓器求解短路電磁力以及短路電流時(shí)，需要獲取暫態(tài)電流與暫態(tài)漏磁場(chǎng)，而解析法難以完成，又由于變壓器繞組各支路電流未知，故無(wú)法指定繞組激勵(lì)，但已知高壓側(cè)激勵(lì)與低壓側(cè)負(fù)載等外部參數(shù)，因此運(yùn)用“場(chǎng)-路”耦合法對(duì)變壓器進(jìn)行建模[2]。

如下圖所示，R1、L1、R2、L2分別為中壓側(cè)短路電阻、短路電抗，低壓側(cè)短路電阻、短路電抗，U1為外部激勵(lì)電壓，RZ為負(fù)載等效電路。在中壓側(cè)，其表達(dá)式為

式中， Ak為第k個(gè)線餅的磁矢位；Jk為截面電密，Nk為匝數(shù)，Kk為橫截面積；ek為占空比，Rk為等效電阻；Lk為等效漏電感及線餅周長(zhǎng)，n為高壓側(cè)線餅個(gè)數(shù)。……