[发明专利]一种三相变压器的雷击仿真模型及构建方法

说明书

本发明公开了一种三相变压器的雷击仿真模型及构建方法，包括：在三相变压器的每一相带变比的T形等效电路中，根据所述三相变压器的联结方式，将所述T形等效电路中每一相高压侧绕组的首端引出以形成三相高压侧抽头，尾端联结以形成高压侧中性点；将每一相低压侧绕组的首端引出以形成三相低压侧抽头，尾端联结以形成低压侧中性点，并与外壳相连和接地；基于高压侧绕组间的电容效应，计算高压侧每两相之间的相间电容，并将所述相间电容连接于对应两相的高压侧绕组的高压侧抽头之间。本发明实施例能有效考虑当高频雷电流侵入三相变压器时三相绕组联结方式和三相电容耦合效应，有利于进行高频工况下三相变压器的雷击过电压分析。

技术领域

本发明涉及电力系统配网防雷技术领域，尤其涉及一种三相变压器的雷击仿真模型及构建方法。

背景技术

电力系统主要有发电设备、变电设备、输电设备和配电设备构成，变压器在输配电网中广泛应用，承担着电能转换和传递的关键任务，对供电可靠性和电能质量发挥着至关重要的作用。我国配电网基本采用三相交流系统，因此主要采用三相配电变压器。

我国配电变压器由于历史条件、土地资源紧张等原因，绝大部分处于户外架设，运行环境条件较差，在雷电活动频繁的地区，雷击造成配网设备故障频繁。配网变压器绝缘水平较低，发生雷击时易出现绝缘击穿进而造成变压器内部损坏，而变压器一旦发生内部损坏维修难度大，停电时间长，极大的影响供电可靠性和人们日常生产生活。因此，对配电变压器进行雷击过电压分析，有助于协助电力系统制定相应防护措施，保证电力系统的安全稳定运行。

然而，在实施本发明过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：目前为研究配电变压器运行状态所建立的仿真模型通常为配电变压器的稳态运行或低频运行模型，且多为单相变压器模型。在进行配电变压器雷击过电压分析的过程中，现有的变压器模型未能考虑三相绕组联结方式和相间耦合等情况，无法应用到高频工况下配网三相变压器的雷击过电压分析中。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种三相变压器的雷击仿真模型及构建方法，能有效考虑当高频雷电流侵入三相变压器时三相绕组联结方式和三相电容耦合效应，有利于进行高频工况下三相变压器的雷击过电压分析。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种三相变压器的雷击仿真模型的构建方法，包括：

建立三相变压器的每一相带变比的T形等效电路；其中，所述T形等效电路包括每一相的高压侧绕组、低压侧绕组、高压侧漏阻抗、低压侧漏阻抗和变压器励磁阻抗；

根据所述三相变压器的联结方式，将所述T形等效电路中每一相高压侧绕组的首端引出以形成三相高压侧抽头，每一相高压侧绕组的尾端联结以形成高压侧中性点；

将所述T形等效电路中每一相低压侧绕组的首端引出以形成三相低压侧抽头，每一相低压侧绕组的尾端联结以形成低压侧中性点；并将所述低压侧中性点与所述三相变压器的外壳相连并接地；

基于高压侧绕组间的电容效应，计算高压侧每两相之间的相间电容，并将所述相间电容连接于对应两相的高压侧绕组的高压侧抽头之间。

作为上述方案的改进，所述三相变压器的雷击仿真模型的构建方法还包括：

基于所述三相变压器的高压侧绕组与所述三相变压器的外壳间的电容效应，计算高压侧的每一相的绕组对外壳电容；

将高压侧的所述绕组对外壳电容平分为第一高压侧绕组对外壳电容和第二高压侧绕组对外壳电容；

将所述第一高压侧绕组对外壳电容连接于对应相的高压侧绕组的首端，将所述第二高压侧绕组对外壳电容连接于对应相的高压侧绕组的尾端。

作为上述方案的改进，所述三相变压器的雷击仿真模型的构建方法还包括：