摘要：利用電磁暫態(tài)程序（EMTP）對(duì)變壓器在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)情況下的勵(lì)磁電流進(jìn)行了仿真計(jì)算與分析。結(jié)果表明，使用EMTP對(duì)變壓器的勵(lì)磁電流進(jìn)行仿真，所得的電流波形與理論波形相吻合。
　　關(guān)鍵詞：變壓器；電磁暫態(tài)；電磁暫態(tài)程序
　　電磁暫態(tài)程序（EMTP）是一用于電力系統(tǒng)的仿真程序。它可以對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)中所感興趣的參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，特別是在電路受到某些擾動(dòng)，如合閘或故障之類的擾動(dòng)后的分析。EMTP正被廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)。
　　本文主要研究常用接法下的雙繞組三相變壓器在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)下的勵(lì)磁電流。仿真結(jié)果表明，使用EMTP對(duì)變壓器的勵(lì)磁電流進(jìn)行仿真，得出的電流波形與理論一致。
　　1理想變壓器的仿真
　　1．1等效電路
EMTP中有雙繞組理想變壓器的模型，稱為源18。由于EMTP不允許源18中有懸浮節(jié)點(diǎn)存在，所以在圖1中所示的等效電路的副邊上加入一個(gè)高阻值的支路?！　?
圖1理想變壓器的等效電路
　　
　　1．2穩(wěn)態(tài)仿真
　　開關(guān)在開始計(jì)時(shí)之前已合上，相應(yīng)的電流波形如圖2（a）所示。
　　1．3暫態(tài)仿真
　　開關(guān)在時(shí)間t＝0．001s時(shí)合上，相應(yīng)的結(jié)果示于圖2（b）。

　　
　　圖2理想變壓器的勵(lì)磁電流
　　
　　1．4分析
　　在理想情況下，變壓器的原、副邊電壓（電流）只與變壓器的匝數(shù)比相關(guān)。即如果副邊開路，相應(yīng)的原個(gè)高阻值的電阻，所以仍能在原邊得到一個(gè)很小的勵(lì)磁電流。穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)下的勵(lì)磁電流相同，其波形與等效電路中的電壓源的波形一致，同為一正弦波。
　　2雙繞組單相變壓器的仿真
　　2．1等效電路
　　飽和雙繞組單相變壓器的等效電路圖（副邊開路）如圖3。其中R1、L1為原邊的漏抗值，R2、L2為副邊的漏抗值。為了簡(jiǎn)化模型，考慮到鐵損電流是磁化電流的10％左右，因此可忽略勵(lì)磁電導(dǎo)。

　　
　　圖3飽和雙繞組單相變壓器的等效電路
　　
　　2．2穩(wěn)態(tài)仿真
　　開關(guān)在開始計(jì)時(shí)之前已合上，相應(yīng)的電流波形如圖4（a）所示。
　　2．3暫態(tài)仿真
　　開關(guān)在時(shí)間t＝0．001s時(shí)合上，相應(yīng)的結(jié)果示于圖4（b）。

　　
　　圖4飽和雙繞組單相變壓器的勵(lì)磁電流
　　
　　2．4分析
　　分別考慮電路參數(shù)、磁化特性和不同的合閘時(shí)間，以便更好地研究不同運(yùn)行狀態(tài)下的電流波形變化。當(dāng)電阻R或R1變化時(shí)，暫態(tài)過(guò)程的阻尼系數(shù)也發(fā)生相應(yīng)的改變。顯然，這兩個(gè)電阻越大，暫態(tài)過(guò)程就越短。暫態(tài)情況下的勵(lì)磁電流的幅值也隨著電阻值的改變發(fā)生變化。合閘時(shí)間是對(duì)勵(lì)磁電流在暫態(tài)過(guò)程第一個(gè)周期內(nèi)的幅值有重要影響的變量。對(duì)應(yīng)不同合閘時(shí)間下的電流波形如圖5所示。如果在電源電壓過(guò)零時(shí)合閘，勵(lì)磁電流直接進(jìn)入穩(wěn)態(tài)；如果在電源電壓達(dá)到峰值時(shí)合閘，暫態(tài)過(guò)程第一個(gè)周期內(nèi)的勵(lì)磁電流的幅值將是所有情況下最大的。

　　
　　圖5不同合閘時(shí)間下的涌流
　　
　　若考慮磁化特性，由圖6顯而易見，暫態(tài)過(guò)程下，由高飽和磁化特性得出的勵(lì)磁電流的幅值大于由一般飽和磁化特性得出的勵(lì)磁電流的幅值。同時(shí)，前者比后者衰減要快。
　　
圖6不同磁化特性下的涌流
　　
　　3雙繞組三相變壓器的仿真
　　3．1等效電路
　　為了簡(jiǎn)化分析，使用了3個(gè)單相變壓器組成雙繞組三相變壓器并假設(shè)三相的磁感相互獨(dú)立。雙繞組三相變壓器有4種基本的連接方式，即Y－Y、△－Y、Y－△和△－△。在以下的分析中，保持這4種模型的參數(shù)不變，以便于比較。
　　3．2Y┐Y形變壓器的仿真
　　Y－Y形雙繞組三相變壓器在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)下的勵(lì)磁電流的波形示于圖7。
　　如果中性點(diǎn)接地，三相變壓器電路可簡(jiǎn)化為3個(gè)平行的單相變壓器電路，得到的勵(lì)磁電流將和圖4完全相同。如果中性點(diǎn)不接地，勵(lì)磁電流將發(fā)生顯著的變化。這主要是因?yàn)橛设F芯飽和而產(chǎn)生的3次諧波電流在Y形接法中無(wú)法流通。

　　
圖7Y┐Y形雙繞組三相變壓器的勵(lì)磁電流
　　
　　3．3△┐Y形變壓器的仿真
　　△－Y形雙繞組三相變壓器在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)下的勵(lì)磁電流的波形示于圖8。

　　
　　圖8△┐Y形雙繞組三相變壓器的勵(lì)磁電流
　　
　　由于三次諧波電流可以在△形接法中流通，所以勵(lì)磁電流的波形與單相變壓器的波形相似，但暫態(tài)過(guò)程變短。
　　3．4Y┐△形變壓器的仿真
　　Y－△形雙繞組三相變壓器在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)下的勵(lì)磁電流的波形示于圖9。對(duì)Y－△形連接的變壓器，穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)下的勵(lì)磁電流不受中性點(diǎn)是否接地的影響。穩(wěn)態(tài)下的勵(lì)磁電流幅值較相應(yīng)的單相模型下的電流幅值為小，但暫態(tài)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。
　　3．5△┐△形變壓器的仿真況下，前者比后者衰減快且幅值相對(duì)較校
　　
圖9Y┐△形雙繞組三相變壓器的勵(lì)磁電流　　
　　 圖10△┐△形雙繞組三相變壓器的勵(lì)磁電流
　　
　　4結(jié)束語(yǔ)
　　對(duì)變壓器進(jìn)行精確仿真，對(duì)其設(shè)計(jì)和運(yùn)行都有重要的作用。EMTP是在電力系統(tǒng)中被廣泛使用的一個(gè)程序，通過(guò)使用EMTP，大多數(shù)電力的仿真問題都可以得到很好的解決。隨著EMTP本身內(nèi)部模型的發(fā)展，它必將更有作為。
　　我們僅對(duì)某一變壓器在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)下的勵(lì)磁電流進(jìn)行了分析，希望它對(duì)從事變壓器研究的科研人員具有幫助。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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