油浸式變壓器繞組的分數(shù)階模型辨識及其VFTO分布的計算方法.pdf

1、氣體絕緣變電站（GIS）中，隔離開關(guān)、斷路器操作或短路故障都可能引發(fā)特快速暫態(tài)過電壓（VFTO）。VFTO具有納秒級的上升沿，含有數(shù)百kHz至數(shù)十MHz的頻率分量。這樣的暫態(tài)電壓波浸入變壓器線圈將形成不均勻的分布，也可能激發(fā)起局部電磁振蕩，使線圈絕緣受損。因此，準確確定VFTO作用下變壓器線圈的高頻電路模型至關(guān)重要。導(dǎo)線的趨膚效應(yīng)和油紙復(fù)介電常數(shù)的頻變特性導(dǎo)致變壓器繞組傳輸線模型中的阻抗參數(shù)和導(dǎo)納參數(shù)產(chǎn)生頻變。然而，傳統(tǒng)的變壓器繞組傳輸

2、線模型往往忽略油紙介電常數(shù)的頻變特性或者在平行板和同軸圓柱體電容公式基礎(chǔ)上確定頻變導(dǎo)納參數(shù)，影響繞組上暫態(tài)過電壓分布計算的準確性。
　　本文以此為背景，對油浸式變壓器繞組的分數(shù)階模型辨識及其VFTO分布的計算方法展開了研究。首先，以電介質(zhì)弛豫極化理論為基礎(chǔ)，得出變壓器繞組單位長度復(fù)電容與復(fù)介電常數(shù)的線性對應(yīng)關(guān)系，在有限元軟件 FEMM的基礎(chǔ)上得到油紙在各個頻點下的復(fù)介電常數(shù)所對應(yīng)的復(fù)電容值；其次，由復(fù)電容的擬合模型，得出頻變特性下

3、變壓器繞組傳輸線模型中分數(shù)階導(dǎo)納的表達式，同時考慮趨膚效應(yīng)在不同種類矩形橫截面導(dǎo)體中趨膚深度的差異，精確單位長度頻變阻抗計算公式，進而確定整個模型的參數(shù)；第三，通過引入Caputo定義下分數(shù)階微分的離散形式，改進了傳統(tǒng)多導(dǎo)體傳輸線時域有限元法，避免了復(fù)雜的矢量匹配過程；第四，以實驗室中的油浸連續(xù)式繞組為例，對其分數(shù)階傳輸線模型進行仿真計算并將仿真結(jié)果與實驗測量值和其余幾種參數(shù)下的繞組傳輸線模型仿真結(jié)果進行對比，驗證本文所確定分數(shù)階模型參