10kV變壓器二端口寬頻導納參數(shù)的數(shù)值計算.pdf

1、電力系統(tǒng)過電壓的抑制與防護以及電力系統(tǒng)電磁兼容問題的研究都需要建立元件、設備的電磁暫態(tài)計算模型。電磁暫態(tài)計算程序EMTP 所提供的變壓器模型只能用于工頻和中低頻（10kHz 以下）情況下的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)計算，而系統(tǒng)中出現(xiàn)的雷電過電壓和氣體絕緣變電站內開關操作引起的陡波前過電壓（VFTO）的計算頻率上限在幾MHz 和幾十MHz，這些模型遠遠不能滿足計算要求。因此，有必要建立它們的高頻電路模型。
　　 取得設備的網(wǎng)絡函數(shù)是建立其黑盒模型

2、的基礎，但是大型變壓器類設備的網(wǎng)絡函數(shù)難以通過測量的方法獲得。本文基于國家自然科學基金項目“變壓器類設備無源寬頻宏模型建立方法研究”（NO.50977031），針對這一問題，提出了基于變壓器繞組傳輸線模型采用有限元法計算其寬頻導納參數(shù)的方法。
　　 該方法首先建立變壓器繞組的多導體傳輸線模型，然后應用有限元法計算多導體傳輸線單位長度的參數(shù)矩陣，最后基于邊界條件和電報方程推導其二端口導納參數(shù)矩陣。本文對一連續(xù)式變壓器繞組模型和一臺

3、10kV 雙繞組變壓器進行了參數(shù)計算。
　　 將連續(xù)式變壓器繞組模型看成是一個自耦變壓器，第一匝是其輸入端，其他各匝是其輸出端。建立連續(xù)式變壓器繞組的多導體傳輸線模型，然后應用有限元法計算其單位長度的參數(shù)矩陣，基于邊界條件和電報方程推導了連續(xù)式變壓器繞組的輸入端對輸出端的二端口導納參數(shù)矩陣。
　　 在此基礎上，建立了10kV 雙繞組變壓器的高壓繞組和低壓繞組的多導體傳輸線模型，采用有限元法計算了高壓、低壓繞組各個導體本身

4、的自電容和互電容以及高低壓繞組導體之間的互電容,然后算出其單位長度的電感、電阻、電導參數(shù)。在此基礎上，基于電報方程和邊界條件推導了10kV 雙繞組變壓器高壓端對低壓端的二端口導納參數(shù)矩陣。
　　 為了驗證計算方法的有效性，采用安捷倫4395A 頻譜網(wǎng)絡分析儀測量了連續(xù)式變壓器繞組和10kV 雙繞組變壓器的高低壓端的二端口散射參數(shù)，通過參數(shù)矩陣變換轉化為導納參數(shù)。計算結果和測量結果的分析和比較驗證了該方法的可行性和有效性。