1. 目的及意义

1.1 研究背景

过电压对电力系统的破坏性较大，发生频次多，因此对这方面的研究对电力工业界来说十分迫切。切空载变压器过电压按其产生机理属于过电压类型里的截流过电压。由于真空断路器有良好的灭弧性能，开断小电流时，电弧在过零前熄灭，电流被突然切断，其滞留于电机等电感绕组中的能量必然向绕组的杂散电容充电，转变为电场能量。对于电机和变压器，特别是空载或容量较小时，这相当于一个大的电感，且回路电容量较小，因此会产生高的过电压，开断空载变压器时更危险。从理论上讲，可以产生很高的过电压，但由于触头和回路中有一定的电阻产生损耗以及发生击穿，对过电压值有相当的抑制作用，但这种抑制作用是有限的，不能消除在切断小电流时出现的过电压。因此，对感应负载作为真空断路器的操作元件时，应加装过电压保护设备。

过电压在变压器中破坏绝缘有两种情况，一种是将绕组与铁心(或油箱)之间的绝缘高压绕组与低压绕组之间的绝缘(这些绝缘称为主绝缘)击穿；另一种是在同一绕组内将匣与匝之间或一段绕组与另一段绕组之间的绝缘击穿。由于过电压时间极短，电压从零上升到最大值再下降到零均在极短的时间内完成，因而具有高频振荡的特性，其频率可达100kHz以上。

关于切空载变压器过电压分析前人的研究较多，但缺乏计算仿真与实测数据之间的比较，对各种不同的断路器，以及不同的条件下切空载变压器过电压的研究还不够充足和细致。因此，本文拟通过查阅大量的现有文献资料，概述前人一般性的过电压分析的方法，再采用仿真软件ATP对各种运行条件下的切空变电压进行仿真分析，充分考虑各个因素的影响，从而全面的对切空变过电压进行研究。

1.2 国内外研究现状

文献[1][2]中首先对过电压现象进行了分析，在文献[4]中详细分析了操作过电压和大气过电压产生的原因。其首先对变压器进行折算，把二次侧(低压侧)电容折算到一次侧(高压制)时，电容折算值为实际值的1/K(K为变压器变比)倍，所以二次电容的影响可以略去不计。也就是说，空载时可以忽略二次侧的影响。

在文献[5]中用一大电感电路表示了空载变压器,其励磁电流仅为额定电流的0.5%~2%。但断路器是按照额定短路开断电流设计的。因此,用断路器切空变时将产生截流现象,电流被截断后,变压器磁路中的储能将以振荡的形式转换成同磁路并联的杂散电容上的电能。此电容甚小,即便较小的磁能也可能在电容上形成较高的过电压，但在能量转换过程中,磁能不可能无损地全部转换为电能。文献[10]引出了切空变时截流过电压与变压器电路的能量转换系数(等于截流后释放并转换成电容器中的电能与截流时储存于磁路中的磁能之比),与确定变压器的固有频率的参数和接线电容有关。根据的数值和变化规律,并根据部分国产变压器参数预估了我国110kV及以上电力系统中切空变时的过电压值。对一个容量为5kVA、电压为220V(90匝)铁心材料为Z11的单相变压器进行了实测,得到了的一套数据。由此计算出转换系数,数值和变化规律。根据所切变压器的自振参数和断路器的截流值,由所作关系图出值,再根据切空变时人口电容上的残压Uc，由此得出过电压数值。

最后文献[10]对算出的过电压数值与实际工况的过电压进行对比，根据转换系数计算出的过电压与实测过电压基本相符,相对误差均小于16%这类过电压的幅值、恢复电压和初始上升陡度均不高,且分别小于2.5p.u和2kV/s,得出结论它们对断路器和其他电力设备无害，建议免去切空变试验。

文献[12]和[14]认为断路器截流是开断电感性负载形成过电压的原因。

就一次绕组来说。由于每单位长度上的对地电容，是并联的，故对地总电容为：

由于一次侧单位长度上的匝间电容是并联的，所以它的匝间总电容为：