Simulation of fast transients in high voltage devices’ windings

Cilj magistrskega dela je simulacija časovnih potekov napetosti ob preizkusu z udarno napetostjo na navitju izbranega realnega energetskega transformatorja. Predstavljena sta namen in generalni postopek s standardi določenega preizkusa. Za preizkušeno navitje izbranega transformatorja je sestavljen nadomestni model s koncentriranimi parametri, kjer so električne lastnosti navitja predstavljene z upornostjo, prečno in vzdolžno kapacitivnostjo ter lastno in medsebojno induktivnostjo. Za določanje vrednosti parametrov sta predstavljeni preprosta analitična ter kompleksnejša numerična metoda, ki temelji na metodi končnih elementov v programu FEMM 4.2. Simulacija preizkusa z udarno napetostjo je na nadomestnem modelu izvedena na podlagi numerične analize vezja v programu LTspice. Nadomestni model za simulacijo časovnih potekov napetosti po preizkušenem navitju je dodatno razširjen za potrebe izračuna prenosa napetosti na sosednja navitja. Za izračun parametrov in izvedbo simulacije so uporabljene enake metode. Vrednotenje rezultatov simulacij časovnih potekov napetosti na preizkušenem navitju ter prenosa na sosednje navitje smo izvedli na podlagi primerjave simuliranih vrednosti z meritvami preizkusa z udarno napetostjo na izbranem transformatorju.The purpose of this master\u27s thesis is to simulate the surge wave distribution on a real power transformer winding during a lightning impulse test. The general purpose and procedure of a standardised lightning impulse test is presented. The winding of a power transformer is represented as a lumped parameter model, where the electric characteristics of the winding are incorporated as resistance, parallel and series capacitance and self and mutual inductance. Different simple analytical and more complex numerical methods for parameter calculation are presented. The numerical methods make use of the finite element method with FEMM 4.2. The lightning impulse test on the model is simulated using numerical circuit analysis in LTspice. The model is further expanded to enable the calculation of voltage transfer from the tested winding to the neighbouring winding. The methods used to calculate the additional parameters are the same. The results of the surge distribution and transfer simulation are evaluated in comparison to actual measurements of a lightning impulse test on the analysed power transformer