李冬雪　紀(jì)忠軍　侯玉琤

摘要：目前企業(yè)波過(guò)程計(jì)算多采用單相繞組模型，計(jì)算精度不高導(dǎo)致制造成本增加。針對(duì)單相繞組模型的不足，文章提出了一種考慮相鄰相繞組影響的三相繞組模型，通過(guò)和單相繞組模型計(jì)算結(jié)果的比較驗(yàn)證了模型的正確性，同時(shí)得到了不同進(jìn)波方式下波過(guò)程計(jì)算的一些特點(diǎn)和規(guī)律，為企業(yè)設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞：變壓器；絕緣電場(chǎng)；波過(guò)程；三相繞組模型

中圖分類號(hào)：TM343 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）23-0035-02

以往的事故經(jīng)驗(yàn)告訴我們對(duì)變壓器絕緣危害最大的沖擊波來(lái)自于線路傳送過(guò)來(lái)的雷電行波。目前企業(yè)所用的軟件將三相繞組按照單相繞組的方法來(lái)計(jì)算，沒(méi)有考慮相鄰相繞組的影響，這樣的計(jì)算結(jié)果并不能真實(shí)反映繞組在雷電沖擊過(guò)程中的沖擊程度，計(jì)算精度不高。

本文提出了一種三相繞組模型，通過(guò)和單相繞組模型計(jì)算結(jié)果的比較驗(yàn)證了模型的正確性，同時(shí)得到了不同進(jìn)波方式下波過(guò)程計(jì)算的一些特點(diǎn)和規(guī)律。

1 三相繞組模型

考慮相鄰相繞組的三相繞組模型如圖1所示：

當(dāng)A相進(jìn)波時(shí)，B相和C相的出線端相當(dāng)于接地。Cad表示內(nèi)層繞組和鐵心之間的電容，Cax表示兩層之間的電容，Cab表示相鄰兩相繞組之間的電容，Ca表示繞組兩匝之間的電容，L表示同層兩匝之間的電感。

根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)中定義的雷電沖擊波形計(jì)算，全波的波前時(shí)間T1為1.2us，視在半波峰時(shí)間T2為50us，截波的截?cái)鄷r(shí)間Tc取4us。電容電感參數(shù)計(jì)算可以查閱變壓器手冊(cè)。

2 A相進(jìn)波

A相進(jìn)全波情況下繞組線匝和氣道電位梯度如圖2和圖3所示。

從中可以看出匝間和氣道電位梯度的最大值均出現(xiàn)在繞組的首端，此處為絕緣的薄弱環(huán)節(jié)。

圖4和圖5是A相進(jìn)波情況下各相繞組的沖擊電壓分布。

不難看出A相繞組的首端需要重點(diǎn)考核絕緣裕度。

層間絕緣由氣道和環(huán)氧樹(shù)脂兩種介質(zhì)串聯(lián)而成，這種復(fù)合絕緣質(zhì)的場(chǎng)強(qiáng)可以按照下面的公式計(jì)算：

式中U為電極間的電位差，di為電極間距離，εi為絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)。計(jì)算后繞組絕緣裕度最小值為1.1，滿足設(shè)計(jì)要求。

3 B相進(jìn)波

B相進(jìn)全波情況下，各相繞組的波過(guò)程結(jié)果如圖6和圖7所示：

通過(guò)和A相進(jìn)波的比較得出：無(wú)論從哪一相進(jìn)波，進(jìn)波相繞組的波過(guò)程相同。B相進(jìn)波時(shí)，由于A、C兩相結(jié)構(gòu)對(duì)稱，所以計(jì)算結(jié)果相同。

4 模型驗(yàn)證

針對(duì)A相進(jìn)波情況，將本文提出的三相繞組模型的計(jì)算結(jié)果與企業(yè)采用的單相繞組模型進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如圖8和圖9所示：

按照單相繞組模型計(jì)算時(shí)，線匝的最大電位梯度是29.8%，氣道的最大電位梯度為77.6%，按照三相繞組模型計(jì)算的結(jié)果則為26.9%和75.8%，因此企業(yè)使用單相繞組模型計(jì)算的結(jié)果偏于嚴(yán)格，會(huì)造成成本浪費(fèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

本章針對(duì)單相繞組模型的不足，提出了三相繞組模型，通過(guò)波過(guò)程計(jì)算，驗(yàn)證了三相繞組模型的正確性，并且得到結(jié)論：繞組的電位分布和梯度分布與進(jìn)波相的選擇無(wú)關(guān)，進(jìn)波相繞組的最大電位梯度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他的兩相

繞組。

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