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气体绝缘组合电器GIS(Gas Insulated Switchgear),凭其占地面积小、不受大气环境影响、运行可靠性高、维修量少等优点,日益在许多大型的特高压、大容量的电厂和变电站被广泛使用。但由于GIS 中隔离开关的分合闸速度较慢,在切合容性电流时开关触头间会发生预击穿和多次重燃,形成上升时间很短的冲击波。再加上GIS 中各部件的波阻抗不同,这一冲击波在GIS 内部经过多次反射、折射,形成快速暂态过电压(Very Fast Transient Over-voltage)简称VFTO。当变压器通过套管、架空线或电缆直接或间接地与GIS 相连时,VFTO 将作用在变压器线圈上,对变压器的绝缘形成危害。要分析VFTO 对变压器绝缘的影响,必须构建变压器线圈的等值电路模型,国内外学者做过大量工作,得到一些不同的等值电路模型。 本文介绍了变压器内部结构,分析了决定变压器绝缘结构的各种过电压,通过对GIS 简化的等值电路仿真分析,得到了变压器线端的快速暂态过电压。根据实际的变压器线圈结构特点,作者构建了一种以单匝中的并联导线为支路和以两段线饼为支路的集中参数混合电路模型,来近似模拟线圈中的波过程。通过单匝单线模型可以准确计算陡波冲击下的匝间过电压,结合两段线匝模型可以有效减少仿真时间。拓扑网络的大小和参数与变压器的结构和特性有关,在准静态电磁场条件,磁场相互独立,没有电磁波传播,网络中的电感和电容等参数是无源和线性的,但它们与传播电磁波的介质有内在的联系,给出了各种情况下参数的计算方法。提出了求解等值电路模型的网络方程的特征值与特征向量法。 通过构建Saber 可识别的网表的型式来表示线圈模型的等值电路,应用Saber软件,在雷电全波和截波冲击下,对不同线圈结构的高频等值电路模型进行了仿真分析,得到线圈中的电压分布,节点间的电压和匝间电压。为变压器线圈结构的设计提供了依据。