三相变压器的励磁涌流和和应涌流的仿真分析.doc_涌流资源-CSDN文库

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三相变压器的励磁涌流和和应涌流的仿真分析

摘要: 简单地介绍了 PSCAD 电磁仿真软件，论述了励磁涌流以及和应涌流产生的机理，搭建

了仿真模型，得到了空载合闸时的涌流波形，并主要对影响励磁涌流的因素进行了分析研究，

其结果与理论分析相吻合，表明利用 PSCAD 能够有效地对变压器励磁涌流和和应涌流的仿

真，为变压器保护的算法研究提供基础，最后提出了鉴别励磁涌流的新兴技术，进一步提高

了电力系统的稳定性、可靠性，同时对智能电网的发展起到很大的促进作用。

关键词:PSCAD；励磁涌流；空载合闸；仿真研究

随着社会的不断发展，电力行业的飞跃进步的同时，电力变压器是发电厂和变电站中的

主要电气设备, 对电力系统的安全稳定运行起着十分重要的作用

[1]

。但由于变压器空载合闸

过程中所产生的励磁涌流以及和应涌流对继保产生的误动作使得电力系统稳定性遭到破坏，

所以有必要对变压器励磁涌流进行分析研究，而 PSCAD 能够很好的对电力系统进行建模分

析和研究，从而可以提高系统的稳定性和可靠性。

PSCAD 是一款电磁暂态软件包，它由很多可视化模块组成，具有较完善的模型库，主要

研究电力系统的暂态过程，对电力系统时域和频率进行快速而又准确的仿真分析

[2-3]

。

1 励磁涌流的产生机理

变压器正常运行和外部故障时不会饱和，励磁涌流一般不会超过电力系统稳定运行额定

电流的 2%-5%，从而对纵差动保护的影响可以忽略。当变压器空载投入或者外部故障切除后

电压恢复时, 变压器电压从零或很小的值突然上升到运行电压。在这个电压上升的暂态过程

中, 变压器可能会严重饱和, 产生很大的暂态励磁电流。这个暂态励磁电流就是励磁涌流

[4]

。

变压器产生的励磁涌流最大可能会达到额定电流的 4~8 倍，并与变压器的额定容量有关。而

和应涌流一般发生在两台变压器上，当一台变压器空载合闸时对另一台变压器励磁涌流的影

响，产生的过程大致可分为两种：一种是两台变压器串联，当末端变压器空载合闸时，另一

台变压器可能产生和应涌流；另一种是两台变压器并联，当一台变压器合闸时，另一台可能

会产生和应涌流

[5]

，为分析简便，以单相变压器为例来说明励磁涌流产生的机理。设变压器

绕组端电压为

m

( ) sin( )u t U t

w q

= +

(1)

其中 U

m

为变压器端电压最大值，忽略漏抗和绕组的电阻，且令绕组匝数 N=1，则有下

式：

( )

d

u t

dt

=

F

(2)

当变压器空载合闸时，变压器铁芯中的磁通为

c ( )( s) o

m

u t dt t C

w q

F = F +-= +

ò

(3)

其中Φ

m

为变压器磁通的最大值，C 为常数，

m

m

U

w

F =

(4)

当变压器空载合闸瞬间时铁芯中的剩磁为Φ

r

，则积分常数为

cos( )

m r

C

q

= F + F

(5)

所以空载合闸时变压器铁芯中的磁通为

cos( ) cos( )

m m r

t

w q q

F = F + + F + F-

(6)

故而，在电压过零时空载合闸将会产生最大磁通为

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