气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)具有结构紧凑、占地节省、易于维护等优点,在11OkV及以上电网中得到了广泛应用,尤其是在超高压和特高压交流输电网中。GIS中隔离开关操作空载短母线时,因其触头移速较慢,无灭弧功能,在刀闸移动过程中会发生多次击穿重燃现象,产生较陡的行波,该行波在线路波阻抗不均匀处发生折反射和叠加,形成特快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage,VFTO)。VFTO波形具有幅值高,波前陡,频带宽和多次连续脉冲的特点,故当VFTO沿传输线侵入变压器时,变压器绕组可能会因匝间电压较大而发生绝缘击穿事故,例如天荒坪电站和大亚湾核电站的变压器绝缘击穿事故,因此有必要对变压器内VFTO的分布进行研究。当前研究变压器内VFTO分布的主流模型为多导体传输线模型(Multi-conductor Transmission Line,MTL),但工程应用与理论研究的结合仍存在以下三个方面的不足:应用多导体传输线频域模型时,需在电磁软件中搭建绕组的径向模型求解电容参数,但匝数众多的变压器绕组给手工建模仿真带来巨大的工作量;为防止变压器绕组发生匝间击穿事故,厂家常组合多种缠绕方式绕制绕组,绕组线圈结构复杂,给研究变压器内部VFTO分布带来困难;在已知变压器入口处VFTO和绕组频域响应的前提下,缺少一种误差较小且计算速度较快的频域时域转换方法求取绕组的时域响应。针对以上三点不足,本文对电磁软件(ANSYS Maxwell)自动建模仿真、常见变压器绕组缠绕方式以及频域时域转换方法进行研究。本文立足于工程实际,从多导体传输线频域模型出发,实现变压器绕组频域和时域响应全自动求取的功能,并为变压器绕组从频域和时域方面防止绝缘击穿提供技术支持。首先本文研究电磁软件ANSYS Maxwell手工建模的方法及步骤,指出建模过程中的特点和难点,提出基于ActiveX技术的ANSYS自动建立绕组模型、求解电容参数方法,即通过输入变压器绕组结构参数,利用MATLAB控制ANSYS实现自动建立绕组模型、求取绕组电容参数、输出仿真结果的过程;其次,研究变压器厂商实际中常用的变压器绕组缠绕方式,根据其边界条件推导出其频域响应,作为变压器绕组谐振频域分析的理论基础,也为求取变压器绕组内VFTO分布作铺垫;最后,在已知变压器入口处VFTO和绕组频域响应的基础上,对比常见频域时域转换方法的计算精度与计算时间,指出波头部分利用傅里叶级数法求解其余部分利用傅里叶变换法求取的频域时域转换方法。电磁软件的自动建模仿真方法与传统的手工建模相比,在保证相同仿真精度的情况下减少了大量的重复性工作,极大地降低了工程人员的工作量;通过求解常见变压器绕组缠绕方式的频域响应,为变压器绕组谐振频域分析做理论基础;最后,提出波头部分利用傅里叶级数法求解,剩余部分利用傅里叶变换法求取的频域时域转换方案,兼顾了计算精度和计算时间,具有更好的实用性。本文中频域与时域的分析结果均可根据变压器绕组结构参数自动得到,大大简化了工程人员的操作难度和操作流程。