計及繞組波過程的牽引變壓器防雷研究.pdf

1、隨著電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的快速發(fā)展，其安全性能水平的提高應(yīng)更加備受重視。牽引變電所是電氣化鐵道供電的電源，作用重大，其中牽引變壓器作為所內(nèi)最重要的設(shè)備，保障其絕緣安全及可靠運行是十分重要的。雷電過電壓由于持續(xù)時間相對較長，且擁有較高的幅值、較大的陡度及較寬的頻率范圍，當侵入牽引變電所后會在變壓器繞組上產(chǎn)生一個復(fù)雜的波過程，考慮到波過程造成的繞組發(fā)生過電壓及振蕩的現(xiàn)象，將會嚴重威脅到牽引變壓器的繞組絕緣及安全穩(wěn)定運行。論文為了全面分析雷

2、電過電壓引起的波過程對牽引變壓器繞組絕緣的影響，結(jié)合時域和頻域分析最終得到雷電波入侵變壓器后繞組的絕緣薄弱環(huán)節(jié)。
　　本文首先對牽引變電所及進線段作為一個整體對其進行暫態(tài)分析，將所內(nèi)電氣設(shè)備均等效為其入口電容的形式，建立EMTP(Electro Magnetic Transients Program,電磁暫態(tài)仿真軟件)模型，選擇合適的雷擊點，仿真計算當雷擊變電所進線段桿塔時，變壓器上產(chǎn)生過電壓的幅值和陡度，分析了安裝避雷器后對牽引

3、變壓器的保護效果。結(jié)果表明避雷器的安裝無法降低雷電波侵入變壓器的陡度，因此不能保證變壓器繞組內(nèi)部的絕緣安全，必須考慮雷電過電壓入侵后繞組波過程產(chǎn)生的影響。其次，詳細分析了考慮波過程后繞組上產(chǎn)生的極不均勻電位分布的情況。在時域內(nèi)建立牽引變壓器繞組的多導(dǎo)體傳輸線暫態(tài)模型，推導(dǎo)基于FDTD(Finite Difference Time Domain,時域有限差分法)的電壓電流迭代公式，同時由于FDTD迭代公式無法解決參數(shù)頻變的問題，應(yīng)用矢量匹

4、配算法進一步得到考慮頻變參數(shù)的FDTD電壓電流迭代公式，計算可以得到繞組內(nèi)部任意點在任意時刻的電壓分布情況。最后，詳細論述了由于陡波入侵會在繞組上產(chǎn)生高頻諧振過電壓的情況。為了確定雷電波沖擊下變壓器繞組內(nèi)部發(fā)生諧振的匝數(shù)，通過在頻域內(nèi)建立單端入多端出端口模型來求解繞組每一匝的電壓傳遞函數(shù)，并對其進行頻譜分析找到諧振頻率和最容易發(fā)生諧振的點。結(jié)果表明，考慮波過程引起的過電壓和諧振的情況，雷電波入侵牽引變壓器繞組后，最可能威脅繞組絕緣安全的