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55200字硕士毕业论文基于等效电路模式的变压器波过程计算及软件构建

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:55200字
论点:绕组,变压器,计算
论文概述:

该论文在传统单绕组变压器等值电路的基础上,阐述了考虑低压绕组影响的双绕组等值电路模型,并基于此电路模型开发了工程实用的波过程计算软件。该软件基于VB和Matlab的混合编程思想,采

论文正文:

第一章引言

变压器是电力系统中的重要设备。它们用于发电厂、变电站、输配电网络和用户。自从第一台闭芯变压器问世以来,它已经有100多年的历史了。新中国成立后,随着国民经济的快速发展,中国变压器也从20世纪50年代的110千伏级发展到80年代的100千伏级,现已具备生产1000千伏电压的1000兆瓦UHV电力变压器的能力。变压器是电力系统的主要关键设备,适应越来越大的容量和更高的电压水平是很自然的。此外,大容量高压变压器供电可以扩大供电范围,降低供电成本。但是,一旦大容量高压变压器损坏,可能会导致大面积电源的终止。实践表明,高压变压器的故障主要是由绝缘引起的。因此,提高变压器的绝缘能力,设计合理的绝缘结构,已成为目前变压器设计中最重要的任务。
变压器在电网中运行时,除正常电压外,还会受到各种短期异常电压的影响,如雷电过电压、运行过电压和瞬态过电压。尤其是雷电过电压,雷电过电压引起的绕组波过程对变压器绕组纵向绝缘结构的影响更为严重。事实上,变压器在冲击电压下产生的过电压沿线圈分布不均匀。因此,在设计变压器纵向绝缘时,必须首先计算绕组各点的接地电位和波形过程中线饼间的梯度电压,找出其弱点。然后采取适当的措施,如补偿电容法和缠绕或屏蔽绕组法,以获得更合理的变压器绕组纵向绝缘结构。
因此,鉴于变压器绕组波过程计算在绕组纵向绝缘结构设计中的重要性,本文首先讨论了传统单绕组等效电路在绕组波过程计算中的缺点和不足,然后提出了双绕组等效电路及其微分方程,最后给出了基于VB和Matlab的混合编程方法,并开发了电力变压器绕组波过程计算软件。

2国内外研究现状

1)等效电路
变压器绕组等效电路是变压器波过程计算的基础。1977年,詹姆斯·雷教授提出,在0.1-1兆赫的范围内,变压器的绕组可以等效于集总参数模型
结论
在传统单绕组变压器等效电路的基础上,描述了考虑低压绕组影响的双绕组等效电路模型,并基于该电路模型开发了工程实用波过程计算软件。该软件基于VB和Matlab混合编程的思想。用VB编写输入输出接口,用Matlab编写计算程序。
(1)在分析传统单绕组等效电路模型缺点和不足的基础上,建立了变压器双绕组等效电路模型,并采用割集分析法导出了双绕组等效电路矩阵形式的微分方程组。此外,应用割集分析法推导出等效电路模型初始电位分布的计算公式。该模型考虑了非进线绕组内部的感应电压,更接近实际情况。通过实例分析,双绕组模型的计算结果比单绕组模型更准确。。1998年,格雷佩坦(G . B.Gharehpetain)提出了一种基于黑盒原理的混合线圈模型,以解决在同一线圈中使用多种绕组形式的问题。然而,该模型在起动电压的计算方面存在不足,并且自2002年以来没有考虑
模型中的突变问题,赫蒂瓦特(Hettiwatte S.N .)、王振德(Wang Z.D .)、善和涩谷(Yoshikazu shibuya y .)和玉木(Tamaki E)等人提出应用多导体传输线模型来研究暂态过电压下变压器绕组中的波过程计算。其中,涩谷义和教授(Yoshikazu Shibuya Y)提出了一种基于转向集参数的转向集模型。计算准确,但计算中没有考虑多导体并联绕组的问题[9]0 2003年,马杰·安·波波夫(Marj an Popov)等人提出了多导体和单传输线模型的混合模型,以解决单匝模型计算缓慢的问题,但通用性差,没有考虑段间互感。
这些学者的研究表明,由于变压器具体结构的复杂性和绕组类型的多样性,需要进一步研究建立适用于不同类型变压器的计算模型。近年来,国内学者对波过程的等效电路和计算方法进行了深入研究,计算水平也有了很大提高。
王赞奇教授自1993年以来提出了计算变压器线圈局部振荡的多导体传输线模型、取决于线圈频率的数字仿真模型和由分布参数和集中参数组成的混合电路模型。本发明解决了使用单一多导体传输线模型难以计算和分析大型变压器暂态电压的问题,提高了计算效率。2009年,王赞奇、杨牛等人提出了多匝绕组的频域分段建模方法。该方法在频率为fG 4MHz时采用集总参数模型,在频率为fG4 MhZ时采用多传输线电路模型。该方法能有效解决超高压和超高压变压器难以采用MTL建模和计算的问题,降低求解难度。虽然这些方法可以在一定程度上提高计算效率,但混合模型中分布和集中参数电路的电磁边界并没有很好地确定。

第三章绕组等效电路参数……25-46[/溴/] 3.1变压器绕组电容参数……25-38 [/BR/] 3.1.1几何……变压器绕组[25-26/BR/]3 . 1 . 2的计算……26-37 [/BR/] 3.1.3有限元法电容计算总结……37-38[/溴/] 3.2变压器绕组电感参数……38-45
3.2.1电感的分析计算……38-42[/溴/] 3.2.2电感参数计算……42-44 [/BR/] 3.2.3有限元方法计算……44-45
3.3概述……45-46
第四章计算软件的开发与计算……46-64
4.1波动过程软件程序……46-48
4.1.1软件计算……47
4.1.2软件计算程序……47-48[/比尔/] 4.2规划和混合规划……48-56 [/BR/] 4.2.1计算编程……48-50
4.2.2混合编程……50-55[/布朗/] 4.2.3 VB和Matlab……55-56[/溴/] 4.3 SFP-400000/500变压器绕组波……56-63
4.3.1初始电位分布……56-57 [/BR/] 4.3.2影响响应分布……57-60[/溴/] 4.3.3最大电势分布……60-63[/比尔/] 4.5摘要……63-64
第五章结论……64-65

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