电力变压器匝间绝缘故障数值仿真分析方法研究

• 作 者: 朱婷婷
• 出 处: 湖南大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 变压器 内部故障 匝间绝缘 数字仿真 有限元法 电气特征

变压器是电力系统重要设备之一,其匝间绝缘故障发生率较高,给电力系统带来严重危害。若能在变压器检修前准确判断故障性质并确定故障点位置,就可以减少检修人员的工作量及人力和物力的浪费。由于变压器是通过磁场将一次线圈和二次线圈联系在一起的强非线性模型,匝间绝缘故障机理复杂,因此对变压器内部故障认识不精确、不彻底已经成为制约变压器故障诊断发展的瓶颈。鉴于变压器内部故障的复杂性,本文对变压器匝间绝缘故障的数值仿真进行了研究,详细分析了故障变压器的内部磁场及绕组端部电气量,以期为变压器匝间绝缘故障的诊断及定位提供理论依据。利用ANSYS软件建立变压器正常状态与故障状态下的有限元模型,以便对故障变压器的内部磁场进行计算分析。提出了一种基于有限元模型的变压器内部磁场计算方法,并对变压器不同位置发生不同程度的匝间绝缘故障时的磁场分布进行计算。基于电磁场的仿真计算结果,详细分析了变压器故障类型、程度及位置与变压器内部漏磁的关系。仿真分析表明：变压器绕组发生故障的匝数越多,漏磁通越多；故障点越靠近绕组中部,磁场分布变化越明显,这可为变压器匝间绝缘故障的诊断及定位方法提供参考。为进一步研究变压器匝间绝缘故障时的特征,并探索表征故障程度的电气特征量,基于变压器特征参数建立了匝间短路故障仿真模型,通过分析变压器故障前后的电气量变化规律获取表征匝间绝缘故障的电气特征参数。利用Matlab中Simulink模块建立故障变压器的仿真模型,对绕组在不同位置以及不同短路匝数情况下的变压器端部电气量进行仿真研究,并对所得电气量进行谐波分析。仿真结果表明：故障绕组电压幅值在故障时会有明显下降,且其总谐波失真有大幅度上升。该结论可为变压器匝间短路的在线诊断提供理论依据。