一种特高压变压器防雷措施的仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种特高压变压器防雷措施的仿真方法，包括如下步骤：S1，建立特高压变压器仿真模型、雷电仿真模型和防雷器具仿真模型；S2，改变影响雷电波过电压的因素，将雷电仿真模型作用到输电线路上产生的雷电波沿输电线路传递到特高压变压器仿真模型上，造成过电压；S3，在特高压变压器仿真模型中安装防雷器具仿真模型，将雷电仿真模型作用到输电线路上产生的雷电波沿输电线路传递到特高压变压器仿真模型上，进行防雷措施仿真。该方法充分体现了特高压变压器防雷措施在防雷过程中的工作原理，降低了特高压变压器由于雷电攻击出现故障的可能性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力设备仿真方法，尤其涉及一种特高压变压器防雷措施的仿真 方法，属于电力系统仿真领域。
技术介绍
随着特高压技术的迅猛发展，特高压变电站的重要性日益显现出来。1000 kV特高 压变电站与高压、超高压变电站相比，呈现出一些特有的问题。1000 kV特高压变电站中的特 高压变压器相对于高压、超高压变压器在结构上也出现了很大变化。特高压变压器分为主 体变压器和调压补偿变压器两部分，工作原理也大为不同。 另外，我国地域辽阔，智能电网分布的很多地区，雷雨天气时有发生，变压器防雷 措施成为变电站安全运行的很重要的一部分。在现有的变压器防雷措施中，在运行方式的 考虑上，均以高压、超高压变压器为实施对象。然而，1000 kV特高压变电站的特高压变压器 与高压、超高压变压器有所不同。特高压变压器雷电侵入波过电压计算时需要考虑正常运 行方式和特殊运行方式，而高压、超高压变压器仅需考虑正常运行方式。 其中，特殊运行方式是指特高压变压器线路侧断路器或隔离开关处于开路状态的 单线运行方式，其过电压最严重，但出现的概率很低。因此，特高压变压器防雷措施技术本 身与现有的高压、超高压防雷措施技术相比，具有一定的先进性。由于特高压变压器防雷措 施技术本身的先进性以及出现概率低的特点，目前国内针对此方面的仿真研究比较稀少， 以至于如果想了解特高压变压器的防雷措施的工作机理十分困难。 因此，特高压变压器一旦由于雷电攻击出现故障，现场环境不仅存在危险性，而且 容易损坏昂贵设备造成很大经济损失。所以，通过对特高压变压器防雷措施的仿真的研究 来了解其工作原理，成为电力系统的迫切需求，而在了解其工作原理的基础上优化特高压 变压器防雷措施，降低特高压变压器由于雷电攻击出现故障的可能性，十分必要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种特高压变压器防 雷措施的仿真方法。 为实现上述专利技术目的，本专利技术采用下述的技术方案： -种特高压变压器防雷措施的仿真方法，包括如下步骤： S1，建立特高压变压器仿真模型、雷电仿真模型和防雷器具仿真模型； S2,将雷电仿真模型作用到输电线路上产生雷电波，将产生的雷电波沿输电线路 传递到特高压变压器仿真模型上，改变影响雷电波过电压的因素，使雷电波沿输电线路传 递到特高压变压器仿真模型上造成过电压； S3,在特高压变压器仿真模型中安装防雷器具仿真模型，将雷电仿真模型作用到 输电线路上产生的雷电波沿输电线路传递到特高压变压器仿真模型上，进行防雷措施仿 真。 其中较优地，在步骤SI中，建立特高压变压器仿真模型包括如下步骤： Sl 1，将主变压器仿真模型及调压补偿变压器仿真模型等效为一个三绕组自耦变 压器仿真模型； S12,将三绕组自耦变压器仿真模型中的2个绕组首尾相接，形成高压和中压绕 组，来模拟特高压变压器模型； S13,结合三绕组间的电磁关系，建立特高压三绕组自耦变压器仿真模型各绕组的 电压表达式； S14,依据电压表达式得到三绕组自耦变压器仿真模型的等效电路。 其中较优地，所述雷电仿真模型对特高压变压器仿真模型发生作用的雷电参数包 括雷电流波形、雷电流极性和雷电流通道波阻抗； 其中雷电流极性由首次雷击时雷电流的极性确定。 其中较优地，所述雷电流波形采用如下公式求得： 其中，I。为峰值电流；h为峰值电流的修正系数；τ 1为波头时间常数；τ 2为波尾 时间常数。 其中较优地，所述雷电流通道波阻抗用来描述雷电流流经特高压变压器时的电流其中，ic为零电流，Z为波阻抗，Z。为雷电流通道波阻抗。 ; 其中较优地，在步骤S2中，影响雷电波过电压的因素包括雷电流大小与幅值概率 分布、雷击点位置、导线工作电压。 其中较优地，采用正态分布的统计步骤，计算造成过电压时所述雷电流大小与幅 值概率分布、雷击点位置、导线工作电压的范围。 其中较优地，采用正态分布的统计步骤，计算造成过电压时所述导线工作电压的 范围，包括如下步骤： S21，雷电仿真模型作用到输电线路上产生的雷电波沿输电线路传递到特高压变 压器仿真模型上时，将导线工作电压的所有取值用N( 31/2,。2)的概率密度函数表示，概率 密度函数的随机变量取一个完整周期； S22,根据需求设定过电压概率，根据过电压概率以及概率密度函数，确定造成过 电压的导线工作电压的取值范围； S223,在造成过电压的导线工作电压的取值范围内，进行多次雷击仿真，通过获取 的电压值验证导线工作电压的取值范围。 其中较优地，在步骤S4中，找到防雷效果最好的防雷器具仿真模型的安装位置和 安装数量，包括如下步骤： S41，在特高压变压器仿真模型中安装防雷器具仿真模型，根据公式：汁算流经特高压变压器仿真模型的电流iz;其中，i。为零电流，Z。为雷电流通 道波阻抗，Z为波阻抗； S42,改变特高压变压器仿真模型中防雷器具仿真模型的安装位置和安装数量，并 计算流经特高压变压器仿真模型的电流iz; S43,重复步骤S42,计算防雷器具仿真模型在不同安装位置和安装数量时，流经特 高压变压器仿真模型的电流iz; S44,找出流经特高压变压器仿真模型的电流"的最小值，即得到防雷效果最好的 防雷器具仿真模型的安装位置和安装数量。 其中较优地，所述的特高压变压器防雷措施的仿真方法，还包括如下步骤： S4,改变特高压变压器仿真模型中防雷器具仿真模型的安装位置和安装数量，找 到防雷效果最好的防雷器具仿真模型的安装位置和安装数量。 本专利技术所提供的特高压变压器防雷措施的仿真方法，通过建立特高压变压器仿真 模型、雷电仿真模型和防雷器具仿真模型，对特高压变压器防雷措施的工作原理进行充分 了解。通过改变雷电仿真模型中影响雷电波过电压的因素，使雷电波沿输电线路传递到特 高压变压器仿真模型上造成过电压，可以观察不同因素对雷电仿真模型侵入波过电压的影 响。除此之外，改变特高压变压器仿真模型中防雷器具仿真模型的安装位置和安装数量，找 到防雷效果最好的防雷器具仿真模型的安装位置和安装数量，实现避雷器仿真模型布置的 最优化，优化了特高压变压器防雷措施，降低特高压变压器由于雷电攻击出现故障的可能 性。【附图说明】 图1为本专利技术所提供的特高压变压器防雷措施的仿真方法的流程图； 图2为本专利技术提供的仿真方法中，特高压三绕组自耦变压器的结构示意图； 图3为本专利技术提供的仿真方法中，特高压单相三绕组自耦变压器的等效电路图； 图4为本专利技术提供的一个实施例中，特高压变压器防雷措施仿真方法中避雷器布 置的结构示意图。【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术的
技术实现思路
进行详细具体的说明。 如图1所示，在本专利技术所提供的特高压变压器防雷措施的仿真方法，包括如下步 骤：首先，建立特高压变压器仿真模型、雷电仿真模型和防雷器具仿真模型。然后，将雷电仿 真模型作用到输电线路上产生雷电波，将产生的雷电波沿输电线路传递到特高压变压器仿 真模型上，改变影响雷电波过电压的因素，使雷电波沿输电线路传递到特高压变压器仿真 模型上造成过电压。在产生过电压的情况下，在特高压变压器仿真模型中安装防雷器具仿 真模型，将雷电仿真模型作用到输电线路上产生的雷电波沿输电线路传递到特高压变压器 仿真模型上，进行防雷措施仿真。最后，改变特高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特高压变压器防雷措施的仿真方法，其特征在于包括如下步骤：S1，建立特高压变压器仿真模型、雷电仿真模型和防雷器具仿真模型；S2，将雷电仿真模型作用到输电线路上产生雷电波，将产生的雷电波沿输电线路传递到特高压变压器仿真模型上，改变影响雷电波过电压的因素，使雷电波沿输电线路传递到特高压变压器仿真模型上造成过电压；S3，在特高压变压器仿真模型中安装防雷器具仿真模型，将雷电仿真模型作用到输电线路上产生的雷电波沿输电线路传递到特高压变压器仿真模型上，进行防雷措施仿真。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：史立勤，霍宇平，王兰香，李兵，冯可，张秀娥，马霄龙，杨选怀，张瑞芳，史晋生，应维智，穆世霞，王红仁，
申请(专利权)人：北京科东电力控制系统有限责任公司，国网山西省电力公司技能培训中心，
类型：发明
国别省市：北京;11