Simulink在变压器绕组变形上的仿真应用.pdf

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1、经Simulink在变压器绕组变形上的仿真应用付东丰，欧居勇(国家电网资阳供电公司，四川资阳641300)摘要：本文介绍了Matlab中的重要组件之一Simulink，可以通过其中的电力元件库构建变压器绕组的仿真模型。根据变压器绕组实际发生变形情况推算绕组分布参数的变化来分析绕组频响曲线的变化，为绕组变形分析提供了很好的分析手段。关键词：变压器；绕组变形；频率响应；Matlab；Simulink；仿真变压器是电力系统中的重要设备，对电力系统的描述出变形前后波形曲线之间的相似程度，通常可作安全运行起着决定性的

2、作用。统计表明，因绕组变形为分析变压器的绕组变形情况的一种手段。￡．觚矗z~eAx导致的变压器事故的比例仍然较高。而Matlab／simulink为绕组变形提供了一个很好的分析平台，通过参数改变，分析某个或某几个参数变化对绕组频响波形的影响，对于变压器有很好的工程意义。llll1Matlab软件介绍图1变压器绕组在高频下的等值电路图Matlab是美国MathWorks公司出品的商业数学3分布参数计算公式软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值3．1电感计算计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括

3、因为在频率较高时，铁芯的影响可以忽略不计，Matlab和Simulink两大部分。近年来，madab已成为此时绕组可以看成是空心绕组。而绕组电阻很小，且科学研究和工程设计中最重要的工具之一。在欧美大只参与了频率响应的衰减过程，并不影响曲线的零极学里很多仿真课程的教科书都把matlab作为授课内点分布，可以不予考虑。其电感的计算可以根据空心容，几乎成了20世纪90年代教科书与旧版教科书的绕组的电感公式进行计算，即为标志性区别。1998年Mathworks公司推出电力系统模：D×10{日)(2)块后，该功能逐渐

4、被电力系统的研究者所接受，使得M一电感系数，M-f(Jb，1,D)，且与b(绕组厚度)、lMatlab在电力系统中的应用日益广泛。(绕组高度)成反比；2变压器绕组频率响应分析法介绍W一绕组匝数；频率响应分析法其工作原理为，在频率较高的情D一绕组平均直径。况下(大于lkHz)，理想变压器绕组可以等值为一个3．2轴向电容计算由电容、电感等分布参数所组成的两端口网络(电阻变压器绕组中，在轴向有线匝之间的匝间电容，很小，可忽略不计)，其等效电路如图1所示。将一稳线饼之间的饼间电容。计算轴向电容，应用平板电容定的正弦

5、电压信号施加到被试变压器的一端，同时记公式。匝间电容和饼间电容的计算公式都是按能量相录该端Vi(n)和另一端V0(n)上的电压幅值及相角，等原理推导出来的，匝间电容和饼间电容分别用c从而得到被试变压器绕组的一组频响特性，经过处理和CⅡ表示。最终得到被测变压器绕组的传递函数／-／(n)，如公式aDhcf：—eoej—：xlo(pF)f3、(1)所示：aPap—jr彳(以)：20lg((挖)／())(1)c一8．85~amDb×10一。(pF)(4)其大小主要取决于绕组内部电感、电容等分布参数，当变压器结构不发

6、生变化时，其绕组的分布参数式中：8。一为空气的介电常数；不会发生改变，传递函数不发生改变，如果绕组发生8、￡Lp一为匝间绝缘的介电常数和两边厚度；变形，其分布参数发生变化，其传递函数的大小发生a、ad一为饼间绝缘的介电常数和绝缘厚度；变化，根据曲线拟合处理技术通过相关系数可以定量h一为导线的净金属高度；2013年第9期技经济市场D—绕组平均直径；式中：b一绕组的厚度。8E组与铁芯之间等值介电常数；轴向电容等值计算R绕组的内半径；1)连续式线圈的饼间等值电容：研—铁芯的外接圆半径；：孛(5)卜绕组高度。绕组对

7、油箱的电容，当油箱两侧成圆弧形且其中N一双饼的匝数；箱内接地金属零件结构布置不复杂时，按同轴圆柱电Ct一匝间几何电容；容公式计算，因此cg一线饼间的几何电容。。一2)纠结式线圈的饼间等值几何电容r⋯(1)普通纠结式N=4n时：冗=导(Ⅳ-4+一㈦式中R广油箱内壁的等效半径；N=4n+2时：R¨『-一为绕组的外半径；=等(Ⅳ-4+杀)㈩8为绕组与油箱间组合介质的等值介电常数；其中N—线饼匝数；卜一为绕组高度。G一匝间几何电容；从式可以看出，当绕组的内径减小，外径(2)插花纠结式N=4n时：增大，绕组高度l增高

8、时，都会导致绕组的对地电容增大。=手(矾Ⅳ音j㈦线圈之间的几何电容c按下式计算：N=4n+2：F：导(一j稍式中：N一线饼匝数；舶n一饼的并绕根数8～线圈之间的所有介质的等值介电常数；从公式上看，插花式饼间等值电容比普通纠结式l一为绕组高度；的要大，并绕根数越多，饼间等值电容越大。R厂较小线圈的外半径；由于绝缘的相对介电常数主要是取决于绝缘材RⅣ广较大线圈的内半径。料本身，因此绕组变形前后均可认为绝缘的相对介电4