由于气体绝缘变电站(GIS)中断路器、隔离开关以及接地开关操作或带电线路对地闪络,甚至雷电波的入侵产生的陡波前过电压会对GIS相连的设备造成危害,因此,研究陡波前过电压对电力变压器的影响问题具有极为重要的理论意义和实用价值。本文结合河北省自然科学基金项目“特快速暂态过电压对变压器的影响”(项目编号503624)和“气体绝缘变电站电磁环境与电磁干扰预测计算的研究”(项目编号:503424),基于模型阶数缩减技术,重点研究了气体绝缘变电站中变压器高压线圈的高频电路模型的建立方法和陡波前过电压下变压器高压线圈电位分布快速计算的问题。论文主要包括以下的工作。1.提出了建立变压器高频宏模型的方法。该方法分为三个步骤:(1)从测量获得的散射参数或多导体传输线模型单位长度参数出发,求出电压传递函数并用矢量匹配法逼近;(2)将电压传递函数转化为状态方程表示,并运用基于Arnoldi算法的模型阶数缩减技术对状态方程降阶,由此获得降阶状态方程以及降阶电压传递函数表示的数学宏模型;(3)基于降阶电压传递函数运用网络综合技术实现电路宏模型。该电路宏模型简单、通用,仅由电阻、电感、电容和理想变压器组成,其模型参数可以根据电压传输函数的极点和留数非常方便地得出,并与国际通用软件兼容。通过对特制的变压器线圈模型的测量和仿真计算验证了所提方法的正确性。2.针对陡波前过电压下变压器高压线圈的频变参数多导体传输线模型,通过将参数频变部分用无源矢量匹配逼近,并转化为状态空间描述,提出了用于频变参数多导体传输线阶数缩减的改进积分相合变换法。3.提出了一种计算陡波前过电压下变压器高压线圈电位分布的频域快速方法。为了提高计算速度,根据变压器高压线圈和陡波前过电压输入信号的频率特性,提出了有效计算频段的概念,并在求解相合变换矩阵确定初始条件时使用了精细算法和第一类切比雪夫多项式逼近技术。通过对变压器线圈模型的测量和仿真计算验证了所提方法的快速性和正确性。4.作为工程应用,对750kV拉西瓦至西宁、拉西瓦至官亭输变电工程中拉西瓦GIS水电站使用的DSP―260MVA/800kV发电主变压器高压线圈和1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程中气体绝缘变电站使用的ODFPSZ-1000000MVA/1000kV主变高压线圈的电位分布进行了计算和分析。