双绕组变压器空载合闸励磁涌流实验与仿真分析_第1页
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1、双绕组变压器空载合闸励磁涌流 实验与仿真分析11 电气 3 班张晓芳 张丹丹 朱双双一、原理介绍1 什么是励磁涌流当变压器 空载合闸 或外部故障切除后电压恢复 时,由于铁芯饱和 会产生 很大的励磁电流 ,在最不利的情形下 , 可达到正常励磁电流的上百倍 , 或者说 可达到 变压器额定电流的几倍 ，通常励磁电流的最大值可以达到额定电流的 4-8 倍 , 并与变压器的额定容量有关。 这一大大超过正常励磁电流的空载合 闸电流称为励磁涌流 。励磁涌流的大小和铁芯饱和程度、 铁芯的剩磁和合闸时电压的相角等因 素有关。同时, 在变压器空载合闸这一瞬变过程中 , 电流、电压的波形也会发 生畸变,产生谐波；在

2、一定的条件下 , 还可能会引起电力系统谐振 ,产生过电 压。因此, 工程上对变压器空载合闸这一瞬变过程进行分析计算是很麻烦的 , 通常要作若干简化 , 如略去一次绕组的电阻 ,假定铁芯不饱和且无剩磁。2 励磁涌流的特点励磁涌流通常具有以下特点：(1) 涌流含有数值很大的高次谐波分量 ( 主要是二次和三次谐波 ), 因此, 励磁涌流的变化曲线为尖顶波(2) 励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关饱和越深 , 电抗越小 ,衰减越快。因此 ,在开始瞬间衰减很快 , 以后逐渐减慢。一般情况下 , 变压器 容量越大 ,衰减的持续时间越长 , 但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路 电流衰减慢一些。(3)

3、励磁涌流的数值很大 , 最大可达额定电流的 4-8 倍。(4) 波形完全偏离时间轴的一侧 ,并且出现间断。涌流越大, 间断角越小。(5) 含有很大成分的非周期分量 ,间断角越小 ,非周期分量越大。(6) 变压器空载合闸时 , 涌流是否产生以及涌流大小跟很多因素有关 , 主 要受到变压器铁芯剩磁、合闸角的影响二、仿真过程演示三、仿真结果及分析为了提高仿真效率，仿真算法选为 ode23t ，仿真时间为 2 秒1 一次绕组的三相电流波形如下图所示： 由上图可以看出，当 A 相剩磁通大约在 (pu) 时合闸，此时励磁涌流达到 了 1500A。仿真波形与实际波形基本特征相似，都在合闸瞬间电流值最大，在时间 轴一侧，呈指数衰减，在 2S左右已经衰减了 80灿上。2 以其中一相电流为例，继续分析其频谱特性，运用电力系统 POWERGUI中的FFT分析工具，对A相电流进行分析，如图6所示。图6 A 相电流频谱分析由分析结果可以看出 ，励磁涌流含有很大的直流分量、 2 次、3 次、4次谐波分量，谐波含量随阶数增加而减小 , THD 达到了 %。四、结论MATLAB建模简单方便，并可在 Simulink环境中高效地进行仿真分析。 是一个功能强大的工具箱，可以方便地建立电路、电机、电力传动、电力系 统等的各种模型，为系统设计和分析提供了一种有力手段。本文利用 SIMULINK寸三绕

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