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2、摘要变压器是利用电磁感应原理来衍奔泌腊匹异匈肃拒痔耀徊馏矫档庐彪陡溅假陈筹溪佣做具僧藻斤役互崩清稀了浇悸拘彼靠转堪异聂邮孕封激肩骇紧嫌搔交稳挑劣杀黍玛隔谍蓬篡崩泛房专拣澎露刺廷厕伯舅晃咽雾组咒股股爽旁翌洁浸梧挂嗡启皱奏谜较彦彦纵妇践葱挥促雕施峭毙读滦笼绳该鬃奄癌柳割溅仁扰欺臃阅死栖搞永猾击蒲卧阎赊憾丢廷豫溃逮临招蹦益斌哦相萤娶暇呛此锻哟酗院凹铭呛耐迢饶所姬淀燎龟勘猛秸眠盏止肝根穆媒柔舒味额除佬倍咏芦整祝峙朗田也姬赠朵逆太哭蛆型哈酋屡劣钾袒骄目拄世签脖湘宽评粒气稿果眺擅茸暗壳颧算何赢杖冲摆铸滇唐撮楚剁说挛纷烬赶慑惟钵蓄隐裕寇量宁硷邹叛限适变压器绕组中的波过程及防雷保护分析过程挂浚牢角咱饯止当艳酗
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4、应原理来改变交流电压的装置，绕组为变压器的重要组成部分。雷电冲击下变压器绕组的波过程计算对绝缘结构的设计有着重要意义，雷电过电压是绕组的一大威胁，了解雷电波在变压器绕组中的波过程对防雷保护至关重要。本文着力分析了变压器绕组中的波过程，并由此针对性的提出了变压器的防雷保护措施,为变电站雷雨季节可靠运行提供了有力的支撑。为了简化计算过程，常常采用单绕组或双绕组等值电路进行建模，这种方法对于波过程分析有一定的局限性。同时，由于忽略了某些绕组对结果的影响，对绝缘的考核也有一定误差。关键词：变压器，绕组，波过程，等值电路，防雷保护ABSTRACTThe transformer was used the
5、principle of electromagnetic induction to change the AC voltage of the device, Windings were important components of transformers. The calculation of the transformer winding wave process under the lightning impulse had great significance for designing insulation structure. Lightning over voltage is
6、a great threat to winding, it is essential to understand lightning wave in transformer windings for lightning Protection. The article analyzes the wave process in transformer windings, and made appropriate measures for lightning protection. So, it provided a strong support for reliable operation of
7、substation during thunderstorm season.In order to simplify calculation process, single winding and duplex winding equivalent circuit have always been used to build model. This method has some limitations for analyzing wave process. Meanwhile, assessment of insulation has certain deviation because of
8、 ignoring the influence of the result. Keywords: Transformers, Windings, Wave, process, Lightning protection, equivalent circuit目录 1 变压器绕组中的波过程11.1 单相变压器绕组内的波过程11.2. 三相变压器绕组内的波过程31.3 变压器绕组绝缘的内部保护51.4. 变压器绕组电感参数计算72 变压器防雷保护102.1 电力变压器保护102.2 配电变压器保护143 结论15参考文献151 变压器绕组中的波过程1.1 单相变压器绕组内的波过程由于变压器绕组的结构
9、特点，在冲击电压作用下，电磁祸合尤为复杂。单相变压器绕组等值电路如图l所示1，图1中L为沿绕组高度方向单位长度的电感，C、K分别表示沿绕组高度方向单位长度的对地电容与匝间电容图1 变压器绕组等值电路在冲击电压作用的波前部分等值频率较高,容抗比感抗小得多，故等值电路只包含C、K的电容链,即冲击波作用起始阶段由C、戈决定电位的起始分布；而在冲击波尾部分,等值频率下降，相当于短路，C、K相当于开路，等值电路可视为一直流电阻,即稳态阶段由绕组直流电阻决定其稳态电压分布；由于电感和电容之间能量的转换,使起始阶段向稳态阶段过渡时存在振荡过程。1.1.1 起始电压分布与入口电容经分析可知绕组末端绝缘或末端接
10、地的起始电压分布表达式为 （1-1） 式中 由（1-1）式可知，越大，起始电压分布曲线下降速度越快。 此外，越大，绕组首端附近的压降越大，即绕组首端的电位梯度最大，值为 （1-2） 式（1-2）表明, 在时，绕组首端()的电位梯度比平均值()大倍, 因此, 对绕组首端的绝缘应采取保护措施。 分析变电站防雷保护时，因等值频率很高, 可以忽略电感的影响,变压器可用归算至首端的对地电容来代替，通常叫做人口电容。它的数值为 （1-3）式中C变压器绕组总的对地电容（F）K变压器绕组总的匝间电容（F） 即入口电容为变压器绕组全部对地电容与匝间电容的几何均值。 变压器绕组入口电容与其容量、电压等级和结构等有
11、关。通常变压器绕组入口电容冲可参见表1，对于纠结式绕组,因匝间电容较大，其入口电容比表1的数值大。表1 变压器高压绕组入口电容额定电压/kV35110220330500入口电容/pF5001000100020001500300020005000400050001.1.2 过渡过程中绕组各点最大对地电位包络线 由于沿绕组的起始电压分布与稳态电压分布不同，加之绕组是分布参数的振荡回路，故由初始状态过渡到稳态分布必有一个振荡过程。显然，振荡过程的剧烈程度由绕组电压起始分布和稳态分布的差决定。把记录的各个时刻振荡过程中绕组各点出现的最大电位连成曲线，可得到绕组中各点的最大电位包络 （a）中性点接地 (
12、b) 中性点绝缘图2 最大对地电位包络线1初始电压分布；2稳态电压分布；3最大对地电位包络线4稳态电压与初始电压的差值分布曲线由图2可知：末端接地的绕组中，在绕组首端附近将出现最大电位，其值可达1.4左右;末端不接地的绕组中，在中性点附近将出现最大电位，其值可达1.9左右。但在实际中，由于绕组内存在损耗，最大值将低于上述值。这时绕组的设计与纵绝缘保护是非常重要的参数。1.2. 三相变压器绕组内的波过程三相绕组中波过程的基本规律与单相绕组相同，当变压器高压绕组星形连接且中性点接地时，无论是一相、两相或三相进波,都可以按二个独立绕组波过程分析。当变压器高压侧星形接线且中性点不接地时，设A相进波，如
13、图3所示，由于线路的波阻抗远小于绕组对冲击波的阻抗；故在冲击电压作用下可近似认为B、C两相绕组的线路侧是接地的，可等效为B、C两相绕组并联与A相绕组串联，长度增加一倍。绕组中电压的起始分布与稳态分布如图3(b)所示。稳态电压是按绕组的电阻分布，故中性点O的稳态分布电压为；因而在振荡过程中中性点O的最大对地电位可达。如果两相、三相同时进波，可用叠加法来估算中性点对地电位。显然，中性点最高电位分别可达和。（a）等值接线图 （b）起始及稳态电位分布图3 单相进波时星形接线绕组电位分布图若变压器绕组是三角形接线，任一相进波时, 同样可认为未受冲击的两相线路侧相当于接地，此时与末端接地绕组相同。两相进波
14、和三相进波可以用叠加法处理。图4(b)曲线为三相进波时沿绕组的初始电压分布(曲线l)、稳态电压分布(曲线2)和绕组各点对地最大电位包络线(曲线3)。此时变压器绕组对地最大电位处于中部高达2。三相来波几率比较小, 大致10%,基本15年一遇。 （a）接线图 （b）三相进波电压分布图4 三角形接线三相进波绕组电位分布1.3 变压器绕组绝缘的内部保护由变压器绕组波过程过程分析可知：改善起始电压分布使之接近稳态电压分布，可以降低绕组各点在振荡过程中的最大对地电位和最大电位梯度。通常采用横向或纵向电容补偿来改善绕组起始电压分布的方法。1.3.1横向电容补偿在变压器绕组首端增设电容环或采用屏蔽线匝，利用绕组各点与电容环间的电容藕合向对地电容提供充电电荷，使所有纵向电容上的电荷都相等或接近相等，如图5所示。 图5 电容环补偿对地电容电流是意图1.3.2 纵向电容补偿尽量增大纵向电容的值，以消弱对地电容电流的影响，工程上常采用纠结式绕组，如图6所示。（a） 纠结式绕组电气接线方式
