切空载变压器过电压仿真计算

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1、科技综述KEJIZONGSHU切空载变压器过电压仿真计算韩巍，饶翔(武汉大学电气工程学院，湖北武汉430072)l摘要：对10kv及以下配电系统中各种不同的接线方式下，切空载变压器所产生的截流过电压进行了研究。采I1用ATPDraw程序，建立了不同接线方式下切空载变压器的计算模型，考虑了不同型号的变压器与不同长度电缆fl的组合，计算了昕产生的过电压，给出了能否取消避雷器应视具体情况而定的结论。If关键词：切空载变压器；过电压；避雷器；仿真计算Il中图分类号：TM406文献标志码：A文章编号：1673—7598(2009)08-0038-05I／，————

2、————————————————————————————————————————．．——．．．．—．一——————流的0．3％。而现在使用的变压器大都为冷轧式，其O引言空载电流很小，截流时的幅值也比较小_3_，因此切空载变压器产生的过电压倍数也不高。在电力系统中常有开断电感性负载的操作，例切除空载变压器的操作是通过断路器K完成如切除空载变压器等，在这些操作过程中可能出现的，电流的切断过程显然与断路器的灭孤能力有关。幅值较高的过电压。有时其过电压倍数可达5倍川，在使用灭弧能力与电流大小有关的断路器(如一般这是变压器所不能承受的。用来限制这种过电压最油断路器

3、)时，由于在切断小电流时熄弧能力较弱，常用的方法是在变压器侧安装避雷器，达到保护变不会产生在电流过零前熄弧的现象。但是真空断路压器的目的。器切断较小的空载电流时，可能在电流过零之前发生强制熄弧(如果激磁电流很小甚至可在电流接近1切空载变压器电压的形成最大值时突然截断)，这就是断路器的截流现象。图2给出电流被截断的情况，图中为截断电流。由于断图1为切空载变压器的等值电路，图中L为电源路器的截流，回路中电流变化率很大，使得电感上的等值电感，C为母线对地杂散电容，L为母线至变压压降很大，形成过电压。总之，断路器截流是开断电器联线的电感，K为断路器，L为空载变压

4、的激磁电感性负载形成过电压的原因。感，c为变压器等值对地电容图1切空载变压器等值电路图2电感电流在，。时被截断在开断空载变压器操作之前，回路受工频电压截流可发生在工频电流的上升部分．也可发生作用，流过C的电流远小于流过L中的电流，所以可在下降部分，如图3所示忽略C的存在。流过断路器K的电流就是电感电流i．设，n截流，即厶=，msin，此时电容两端的电压为通常为变压器额定电流的0．5％～4％，有效值约几安=gOSOZ，E为电源电动势的幅值。截流前一瞬间，至几十安：其大小与绕组的铁心材料有关，用热轧电感和电容的储能分别为I4l：硅钢片作铁心的变压器空载电流大

5、，而用冷轧硅钢1r1rAL：÷L=鲁sin2Ac=c=c0s。片作铁心的变压器空载电流很小，有的只有额定电收稿日期：2009—06—20作者简介：韩巍(1983一)，男，湖北城人，硕t研究生，从事高电压与绝缘技术方面的研究。KEJIZONGSHU技镰迹1童

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7、。一为三相两绕组，Yy。联接。3仿真计算结果及分析3．1同期不同截流值时的过电压本文以A相电流为例来计算过电压倍数，A相为正弦波，周期为0．02s。其时问与所对应角度的关系(a)截流在电流上升部分(b)截流在电流下降部分如表】所示。计算用变压器的参数如表2所示l5I。YJV一图3截流前后变压器上的电

8、压波形10kV电缆参数如表3所示_5I。截流后，当回路总能量全部转化为电能时，电容表1正弦波时间与角度的关系C上的电压为则有：4产1，J告c=告c时间／s0．001670．00250．00333000500066700075000833001所以=、／+告露=、／：c。s+考sin22仿真模型运用仿真软件暂态程序(AlternativeTransient项目标称截面／ram：507095185240Program，ATP)进行仿真计算，ATP是计算电磁暂态导体外径／ram8．410．011．6l6．2l8．4现象以及电机原理应用最广泛的数字仿真软件之绝缘

9、厚度／mm3．43．43．43．43．4一。ATP程序可以求解包括旋转电机、电源、变压器、电缆外径／mm23．O24．726331．133．5避雷器、线性与非线性元件、控制系统、输电线和电以下所有计算用到的电缆都是YJV一10kV(3x缆等多种模型组成的大型电力系统的稳态和暂态过95)，1．2slo一1000／10变压器为例计算。在t=0．005s时，程切空载变压器的仿真模型如图4所示。断开不同时刻截流时的截流过电压如图5所示。BEG图4切空截变压器仿真计算模型(1)电源采用三相电源(AC3phtype14)，最大短路容量为600MV·A，最小短路容量为

10、200MV·A，算得短路阻抗最大为0．5，最小为0．167n。通过仿真计算，最大