特高压换流变压器匝间短路故障建模与仿真

来源：电工电能新技术杂志2024年第10期北京时间：

作者：陈一悰， 陈宗让， 张芃， 徐浩东， 锁军， 张钰声， 朱述友4， 闫晨光

单位：1.国网陕西省电力有限公司电力科学研究院， 陕西 西安 710100;
2.国网陕西省电力有限公司超高压公司， 陕西 西安 710075;
3.西安交通大学电气工程学院， 陕西 西安 710049;
4.北京中瑞和电气有限公司， 北京 101300

摘要：近年来，特高压换流变压器内部短路故障导致的爆炸起火事故接连发生，严重威胁电力系统安全稳定运行。本文以±800 kV特高压换流站典型单相四柱式换流变压器为研究对象，基于ANSYS Maxwell和Simplorer平台开展绕组匝间短路故障建模仿真，研究不同故障条件下绕组漏磁、短路环流及电弧故障能量的变化规律。结果表明：伴随匝间短路发生，换流变压器内部大量横向漏磁破坏绕组正常纵向磁通分布，短路匝环中出现高幅值故障环流。1.98%匝间短路漏磁峰值达2.76 T，短路环流峰值达80.59 kA，四个周波内释放能量1.22 MJ。根据安匝平衡规律，短路匝数越多，环流幅值越小，而电弧电压随电弧长度单调增加，总体而言电弧能量与短路匝数呈正相关。此外，由于漏磁畸变引起的漏电感差异，靠近绕组中部的匝间短路故障更为严重。

关键词：特高压换流变压器； 匝间短路故障； 油气电弧模型； 建模仿真

基金资助：陕西省电力有限公司科技项目（5226KY23000F）