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基于等值电路模型的变压器波过程计算与软件开发

作　者: 杜建平
导　师: 李岩
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 电力变压器有限元波过程电位梯度混合编程
分类号: TM41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

变压器绕组波过程计算是对变压器纵绝缘考核的主要方法,通常为简化计算,忽略了低压绕组对计算结果的影响,而采用单绕组等值电路模型,对绝缘的考核不够准确。本文在单绕组等值电路模型研究的基础上,给出了考虑低压绕组的双绕组等值电路模型,并基于此电路模型开发了一套工程实用的波过程计算软件。本文首先在分析了变压器单绕组等值电路模型的基础上,建立了双绕组等值电路模型,然后利用割集分析方法,推导了变压器等值网络的微分方程组,并计算变压器等值网络上的节点电压。第二,鉴于变压器绕组的电容和电感参数在波过程中的重要性,考虑到绕组的实际结构形式和位置对电磁场分布的影响,本文从场的角度出发,应用有限元法和解析法分别计算绕组的电容和电感参数,通过计算结果的分析对比,找出更合适的解析计算方法。第三,在等值电路方程组和电容电感参数计算的基础上,开发了面向工程设计人员的波过程计算软件。软件采用VB和Matlab混合编程的方法,利用VB交互界面调用Matlab编写的计算程序,计算变压器绕组的起始电位分布、冲击响应电位分布、最大电位分布和油道电位梯度分布,并将计算结果输出到VB界面。最后,使用所编写的电力变压器波过程计算软件对一台电力变压器进行了计算。分别计算变压器在雷电冲击下的起始电位分布、冲击响应电位分布、最大电位分布和油道电位梯度分布,并将计算结果与目前现有软件结果作对比,证明了所开发软件计算的正确性。本文开发了电力变压器波过程计算软件,可用于分析计算多种绕组形式、容量和电压等级的电力变压器。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 课题背景和意义  10-11
  1.2 课题的国内外研究现状  11-13
  1.3 课题研究的主要内容  13-14
第二章双绕组等值电路推导  14-25
  2.1 绕组的等值电路  14-15
  2.2 电力变压器双绕组等值电路  15-17
    2.2.1 单绕组等值电路的优缺点  15-16
    2.2.2 双绕组等值电路模型  16-17
  2.3 电力变压器双绕组等值电路的推导与求解  17-22
    2.3.1 双绕组等值电路割集处理及编号规则  17-18
    2.3.2 割集法求解双绕组等值电路  18-22
  2.4 双绕组等值电路起始电位分布计算  22-24
  2.5 小结  24-25
第三章绕组等值电路参数计算  25-46
  3.1 变压器绕组电容参数计算  25-38
    3.1.1 变压器绕组的几何电容及解析计算方法  25-26
    3.1.2 有限元法计算电容参数  26-37
    3.1.3 电容计算小结  37-38
  3.2 变压器绕组电感参数计算  38-45
    3.2.1 解析法计算电感参数  38-42
    3.2.2 电感参数计算小结  42-44
    3.2.3 有限元法计算电感参数  44-45
  3.3 小结  45-46
第四章计算软件开发与计算实例  46-64
  4.1 波过程软件程序流程  46-48
    4.1.1 软件计算思路  47
    4.1.2 软件计算程序流程  47-48
  4.2 程序编写与混合编程  48-56
    4.2.1 计算编程编写  48-50
    4.2.2 输入输出界面编写  50-55
    4.2.3 VB和Matlab的混合编程实现  55-56
  4.3 SFP-400000/500 型变压器绕组波过程计算与结果对比  56-63
    4.3.1 起始电位分布  56-57
    4.3.2 冲击响应分布  57-60
    4.3.3 最大电位分布和电位梯度  60-63
  4.5 小结  63-64
第五章结论  64-65
参考文献  65-68
在学研究成果  68-69
致谢  69

基于等值电路模型的变压器波过程计算与软件开发

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