一种自耦无载调压变压器波过程的分析方法

技术领域

本发明涉及电力变压器技术领域，尤其涉及一种自耦无载调压变压器波过程的分析方法。

背景技术

由于在相同的额定电压和容量下，自耦变压器的体积、重量、空载损耗和负载损耗都小于一般的双线圈和三线圈变压器，因此在电力系统中通常用自耦变压器器来联系两个高压侧中性点直接接地的电网。

自耦无载调压变压器虽然电压调节范围较小，但由于它的造价比同容量的一般变压器低10％左右，且自耦无载变压器线圈波过程较自耦有载调压变压器简单，过电压较小，所以它的主、纵绝缘结构亦相对容易确定，因而在供电系统中得到较为广泛的应用。

虽然自耦无载调压变压器的波过程与一般变压器基本相同，但自耦无载变压器的波过程也有自身的一些特点，正确分析自耦无载调压变压器的波过程会直接影响到线圈分接头之间的梯度电压、饼间油道的梯度电压、匝间梯度电压及纵绝缘，从而影响自耦无载调压变压器的生产成本，因此，分析自耦无载调压变压器的波过程具有十分重要的意义，但是目前还没有一种专门针对自耦无载调压变压器波过程的分析方法。

发明内容

本发明公开的一种自耦无载调压变压器波过程的分析方法，解决了目前没有一种专门针对自耦无载调压变压器波过程分析方法的问题，提高了自耦无载调压变压器设计的准确性，为企业生产合格的自耦无载调压变压器提供了依据。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开一种自耦无载调压变压器波过程的分析方法，包括以下步骤：

分析当高压串联线圈首端入波，中压公共线圈首端为开路时的电压分布；

分析当高压串联线圈首端入波，中压公共线圈首端接地时的电压分布；

分析当高压串联线圈首端开路，中压公共线圈首端入波时的电压分布；

分析当高压串联线圈首端接地，中压公共线圈首端入波时的电压分布。

进一步地，当高压串联线圈首端入波，中压公共线圈首端为开路时的电压分布的电压值与线圈匝数成正比。

进一步地，当高压串联线圈首端入波，中压公共线圈首端为开路时，中压公共线圈首端的起始电压为零，最终电压为u

进一步地，当中压公共线圈首端接地时，高压串联线圈首端的起始电压和最终电压都等于零。

进一步地，当高压串联线圈首端开路，中压公共线圈首端入波时，高压串联线圈首端点最终电压和起始电压之差为2u

进一步地，当高压串联线圈首端接地，中压公共线圈首端入波时，高压串联线圈首端点的最终电压为零。

有益技术效果：

本发明公开一种自耦无载调压变压器波过程的分析方法，包括以下步骤：分析当高压串联线圈首端入波，中压公共线圈首端为开路时的电压分布；分析当高压串联线圈首端入波，中压公共线圈首端接地时的电压分布；分析当高压串联线圈首端开路，中压公共线圈首端入波时的电压分布；分析当高压串联线圈首端接地，中压公共线圈首端入波时的电压分布，解决了目前没有一种专门针对自耦无载调压变压器波过程分析方法的问题，提高了自耦无载调压变压器设计的准确性，为企业生产合格的自耦无载调压变压器提供了依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明所述的一种自耦无载调压变压器波过程的分析方法的步骤流程图；

图2为降压式自耦无载调压变压器的电气接线示意图；

图3为升压式自耦无载调压变压器的电气接线示意图；

图4为高压串联线圈首端入波的电气接线示意图；

图5为高压串联线圈首端入波时的电位分布图；

图6为中压公共线圈首端入波的电气接线示意图；

图7为中压公共线圈首端入波时的电位分布图。

其中，A-高压串联线圈首端，Am-中压公共线圈首端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。

自耦无载调压变压器分为升压和降压两种，参见图2和图3，自耦无载调压变压器的波过程与一般的变压器波过程基本相同，但也有自己的一些特点：在高压、中压线圈之间，除了磁的联系外，还有电的直接联系；须分别考虑高压串联线圈首端点入波、中压公共线圈首端开路和接地，以及中压公共线圈首端入波、高压串联线圈首端开路和接地的情况。

本发明公开一种自耦无载调压变压器波过程的分析方法，具体包括以下步骤：

S1：分析当高压串联线圈首端入波，中压公共线圈首端为开路时的电压分布；

具体地，高压串联线圈首端入波电气接线示意图参见图4，图5为高压串联线圈首端入波时的电位分布，在图5中可以看出，曲线1为起始电压分布，可以分为A～Am和Am～X两段，其中A～Am段由串联线圈的特性所决定，Am～X 段由高压、中压线圈之间的静电耦合所决定，故中间部分比较高，两端等于零，曲线2为最终电压分布，电压值与匝数成正比。

由于中压公共线圈首端的起始电压为零，最终电压为u

S2：分析当高压串联线圈首端入波，中压公共线圈首端接地时的电压分布；

具体地，中压公共线圈首端接地或开路，实际上不影响起始电压分布，但对最终电压分布却有很大影响，当中压公共线圈首端接地时，高压串联线圈首端的起始电压和最终电压都等于零，但A～Am中的自由振荡电流将在Am～X线圈的中部感应出高电位，感应电压的数值与两个线圈的匝数比有关，当匝数比很大时，感应电压将使Am～X线圈的绝缘击穿。

S3：分析当高压串联线圈首端开路，中压公共线圈首端入波时的电压分布；

具体地，中压公共线圈首端入波的电气接线示意图参见图6，中压公共线圈首端点入波，高压串联线圈首端点开路时，起始电压分布和最终电压分布分别如图7中曲线1、2所示，Am～X段线圈的起始分布、最终分布和普通中性点接地的情况一样，A～Am段的起始分布和普通中性点绝缘情况一样，但它的最终电压分布比较特殊，由于入波电压u

S4：分析当高压串联线圈首端接地，中压公共线圈首端入波时的电压分布。

具体地，当高压串联线圈首端接地，中压公共线圈首端入波时的最终电压分布如图7中的曲线2’所示，此时A点的最终电压为零，其波过程与A点入波、 Am点接地情况相似。

表1列出了一台220/110/11千伏自耦无载调压变压器波过程测量的结果。试验时，一点入波，另一点开路；外加电压波形为1.5/40μs。表中的数值小于理论分析的数值，这是因为试验时，外加电压就是无穷长直角波且变压器有损耗。

表1冲击电压下自耦变压器与普通变压器的电位对比

由表1可见，一点入波另一点开路时，自耦变压器线圈上可能产生很高的对地电压，这在非自耦变压器中是不会发生的。

按照国标的规定，220千伏和110千伏侧的全波冲击试验电压分别为950kV 和480kV，根据表1所示，对于普通变压器，A点入波时，Am点电压为0.25× 950＝237.5kV<480kV，故中压侧无须特殊保护。对于自耦变压器，在相同条件下， Am点电压将为0.68×950＝646>480kV，它说明，当自耦变压器一侧断开后，由于线圈间波的直接传递，在与线路断开的一侧会出现对绝缘有危险的过电压，因此，必须在自耦变压器高、中压两侧都加装避雷器保护，并要求将阀型避雷器装在自耦变压器与断路器之间，以便得到可靠的保护。

在梯度电压方面，结构相同时，例如高、中压纵绝缘结构和线圈安排方式相同时，自耦变压器分接头之间的梯度比普通变压器大，据测量，前者为25％左右，后者为15％～20％；自耦变压器的油道梯度也比普通变压器要大一些。

依据自耦无载调压变压器的结构及4种情况下的起始电压和最终电压分布进行了较为详细的分析，并通过实例，分析了在A点入波时，自耦无载调压变压器和普通变压器的区别，同时也进一步揭示了自耦无载调压变压器和普通变压器在分接头之间的梯度电压和油道梯度电压之间的不同，为设计自耦无载调压变压器的纵绝缘提供了强有力的支撑，本专利的成果对设计自耦无载调压变压器，尤其是设计自耦无载调压变压器极具参考意义。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。