第一章绪论
课题背景和意义
变压器是电力系统的重要设备,不论是发电厂、变电所、输配电网络还是广大用户,都使着各种各样的变压器。自第一台闭合铁心变压器问世以来，已有100多年的历史了。新中国成立以后，随着国民经济的快速发展，我国变压器也从50年代的110kV级到80年代的SOOkV级电力变压器，现已具备生产单台容量1000MVA，电压为1000kV的特高压电力变压器的能力。变压器是电力系统的主要和关键设备，自然要适应越来越大的容量和越来越高的电压等级的要求。而且，采用大容量高压变压器供电，可以增大供电范围，减小供电成本。但是，大容量高压变压器一旦损坏，就可能会引起大面积供电终止。实践表明，高压变压器的故障主要出在绝缘上，因此，提高变压器的绝缘能力，设计合理的绝缘结构，已成为目前变压器设计的首要仟务。
变压器在电网中运行时，除承受正常情况下的电压作用以外，还要承受各种短时的异常电压的作用，如雷电过电压、操作过电压和瞬时暂态过电压等。尤其是雷电过电压，在其作用下所引起的绕组波过程，对变压器绕组纵绝缘结构的影响更为严重。实际上，变压器在冲击电压作用下产生的过电压，沿线圈分布是不均匀的。因此，在设计变压器纵绝缘时，就必须先计算出在波过程中绕组各点的对地电位、线饼之间的梯度电压，找出其薄弱点。然后采取适当的措施，如采用补偿电容法，换用纠结式或屏蔽式绕组等方法，从而得到更加合理的变压器绕组纵绝缘结构。
因此，鉴于变压器绕组波过程计算在绕组纵绝缘结构设计中的重要性，本文首先讨论了传统单绕组等值电路在计算绕组波过程时的缺点与不足，然后提出了双绕组等值电路及其微分方程，最后给出了基于VB和Matlab混合编程求解的方法，开发了电力变压器绕组波过程计算软件。
2课题的国内外研究现状
1)等值电路方面
变压器绕组的等值电路是变压器波过程计算的基础。1977年，James R.E.教授提出了在0.1-1MHz范围内，变压器的绕组可以等效为集中参数模型[4]。1998年，G.B.Gharehpetain针对同一线圈中采用多种绕组形式的问题，提出基于黑匣子原理的混合线圈模型，但是该模型在起始电压的计算方面存在不足，且没有考虑模型内的祸合问题
从2002年起，Hettiwatte S.N. , Wang Z.D. , Yoshikazu Shibuya Y.和Tamaki E等人，先后提出应用多导体传输线模型，研究暂态过电压作用下，变压器绕组中的波过程计算。其中，Yoshikazu Shibuya Y.教授提出以匝对匝的集中参数为基础的匝间集合模型，计算准确，但计算时没有考虑有多导线并联绕的问题[9]0 2003年，Marj an Popov等针对单匝模型计算慢的问题，提出的多导体与单根传输线模型的混合模型，但通用性差，且未有考虑段间互感。
这些学者的研究说明，由于变压器具体结构的复杂性和绕组类型的多样性，需要进一步研究建立适合不同类型变压器的计算模型。近年来，国内学者波过程的等值电路和计算方法进行了深入的研究，计算水平也有很大提高。
王赞基教授从1993年起，先后提出用于计算型变压器线圈局部震荡的多导体传输线模型，依赖线圈频率的数字仿真模型和分布与集中参数组成的混合电路模型等模型。解决了应用单一的多导体传输线模型计算分析大型变压器暂态电压困难的问题，提高了计算效率。2009年，王赞基、杨钮等人提出了一种针对多线匝绕组的频域分段建模的方法，该方法，在频率fG 4MHz时，采用集总参数模型，在频率时，采用多传输线电路模型。这种方法可有效解决超高压和特高压变压器难以采用MTL建模计算的问题，减小求解难度。虽然，这些方法在一定程度上可以提高计算效率，但是所建混合模型中分布和集中参数电路的电磁边界并不好确定。
第三章 绕组等值电路参数........... 25-46
3.1 变压器绕组电容参数........... 25-38
3.1.1 变压器绕组的几何........... 25-26
3.1.2 有限元法计算........... 26-37
3.1.3 电容计算小结........... 37-38
3.2 变压器绕组电感参数........... 38-45
3.2.1 解析法计算电感........... 38-42
3.2.2 电感参数计算........... 42-44
3.2.3 有限元法计算........... 44-45
3.3 小结........... 45-46
第四章 计算软件开发与计算........... 46-64
4.1 波过程软件程序........... 46-48
4.1.1 软件计算........... 47
4.1.2 软件计算程........... 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........... 50-55
4.2.3 VB和Matlab的混合编程........... 55-56
4.3 SFP-400000/500 型变压器绕组波........... 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........... 60-63
4.5 小结........... 63-64
第五章 结论........... 64-65
结论
该论文在传统单绕组变压器等值电路的基础上,阐述了考虑低压绕组影响的双绕组等值电路模型，并基于此电路模型开发了工程实用的波过程计算软件。该软件基于VB和Matlab的混合编程思想，采用VB编写输入输出界面，采用Matlab编写计算程序。
(1)在分析了传统单绕组等值电路模型缺点与不足的基础上，建立了变压器双绕组等值电路模型，并利用割集分析法，推导出该双绕组等值电路矩阵形式的微分方程组。此外有应用割集分析法，推导了该等值电路模型的起始电位分布计算公式。该模型考虑了非入波绕组内部的感应电压，更接近实际情况。通过实例分析，双绕组模型的计算结果比单绕组模型的准确度高。