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《变压器空载合闸瞬态过程的仿真及其在计算机测试系统中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第34卷 第12期变压器Vol134No.121997年12月TRANSFORMERDecember1997 试验研究变压器空载合闸瞬态过程的仿真及其在计算机测试系统中的应用张和生 王立文 (北方交通大学,北京100044) 摘要:分析了变压器空载合闸的瞬态过程,对瞬态过程做了仿真。介绍了数学模型、仿真算法和仿真结论及其应用。关键词:变压器 合闸 瞬态过程 仿真 测试系统 应用SimulationofTransientProcessinSwitchingonTransformerwhenNo-LoadedanditsApplicationinComputerTestSy
2、stemZhangHeshengandWangLiwenNorthernJiaotongUniversity,Beijing100044Abstract:Thetransientprocessinswitchingontransformerwhenno2loadedisanalyzedandsimulatedinthispaper.Themathematicalmodel,calculationmethodofsimulationandthesimulationconclusionareintroduced,aswellasitsapplication.Keywords:
3、Transformer,Switchingon,Transientprocess,Simulation,Testsystem,Application当变压器所加电压为正弦波时,合闸时变1引言压器一次回路的电势方程为:变压器空载试验时需要检测变压器的空载u1=2U1sin(ωt+α0)电流。在变压器例行试验的计算机测试系统dΦ中,由于计算机检测的实时性,会检测到空载合=i0r1+W1dt(1)闸电流的瞬态过程,有时会造成测试数据偏大式中α0———空载合闸时电压u1的初相角于实际的数据而影响试验结果。本文针对这一Φt———与一次绕组交链的总磁通,包括问题做了分析和仿真,并实际
4、应用于计算机测主磁通和漏磁通试系统中。r1———一次绕组电阻2 变压器空载合闸的瞬态过程分析W1———一次绕组匝数由于变压器铁心存在饱和现象,当变压器由于i0r1比较小,在分析瞬变过程的初始空载合闸时,可能会出现较大的冲击电流。空阶段可以忽略不计。但是r1的存在使合部闸载合闸时出现的过电流现象是和主磁场的建立电流衰减,因此,在考虑瞬态电流的衰减时,应密不可分的,所以应首先分析磁场建立的过程。该计及r1的影响。©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.26变压器第34卷当忽略i0rj时,式(
5、1)变为:dΦtW1==2U1sin(ωt+α0)dtU1dΦt=2sin(ωt+α0)dt(2)W1 积分得:U1Φ1=-2cosi(ωt+α0)+C图wi1 当αn0=0°空载合闸时,磁通Φt的变化ωW1=-Φmcos(ωt+α0)+C(3)式中 C———待定积分常数U1Φm———稳态磁通的峰值,Φm=2ωW1积分常数C由初始条件决定。设合闸前铁心无剩磁,即t=0时,Φt=0。图2 铁心的磁化曲线代入式(3)中得:3变压器空载合闸过程的仿真0=-Φmcosα0+CC=Φmcosα0(4)3.1变压器空载时的数学模型空载合闸时与一次绕组交链的总磁通为:在变压器中,既有
6、电路问题,又有电和磁之Φt=-Φm[cos(ωt+α0)-cosα0](5)间的相互联系。等效电路是将变压器中电和磁 式(5)表明,合闸时磁通的大小与电压u1的相互关系用纯电路的形式直接表示。的初相角α0有关。根据变压器空载运行的特点,其等效电路π当α0=时合闸,此时有:可用图3所示电路表示。r1代表一次绕组电2Φt=Φmsinωt(6)阻,x1σ反映了漏磁通的作用。rm反映了铁心π中的铁心损耗,xm反映了主磁通的作用。参数 式(6)表明,α0=时合闸,磁场的建立没2r1,X1σ是常数,rm和Xm不是常数,随电压变有经过瞬态过程立刻进入稳态。此时,合闸电化而变化。流也
7、达到稳态空载电流。仿真模型是从变压器等效电路中得出的,当α0=0°时合闸,式(5)变为:如图4所示。r代表与变压器空载损耗对应的ΦΦΦωt=Φ″Φ'(7)t=m-mcost+t电阻(包括一次绕组及铁心损耗),x代表变压″式中 Φt———磁通的瞬态分量,由于忽略了器的电抗,它反映变压器的磁通。″Φr1,所以没有衰减,Φt=m即u1=2U1sin(ωt+α0)时,根据仿真模''Φt———磁通的稳态分量,Φt=-Φmcosωt型,可以得到:式(7)对应的曲线如图1所示。从图中可di02U1sin(ωt+α0)=ri0+L以看出,α0
