双绕组变压器空载合闸励磁涌流实验与仿真分析

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)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%以上。

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POWER GUI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对三绕组变压器空载合闸时刻的励磁涌流进行了深入的仿真分析，得出了三相变压器中励磁涌流的波形和谐波特征，对实际工程具有指导意义。

浅谈变压器励磁涌流产生机理(中英文结合)

浅谈变压器励磁涌流产生机理（中英文结合）摘要：变压器作为交流电力系统重要的电气设备，其正常运行直接关系着系统的安全。差动保护作为变压器主保护，励磁涌流是影响其正确动作与否的关键因素之一。文章分析了变压器励磁涌流及其特点，以单相变压器为例，分析了励磁涌流产生的机理，并给出了常见的抑制措施。 Abstract: transformer as an important of communication power system electrical equipment, the normal operation of the system has a close relationship with safety. Differential protection for transformer main protection, excitation inrush current is one of the key factors affecting the correct operation or not. Excitation inrush current of transformer is analyzed and its characteristics of a single-phase transformer as an example, analyzed the mechanism of excitation inrush current, and the inhibition of common measures is given. 关键词：变压器励磁涌流二次谐波间断角 Keywords: transformer excitation inrush current second harmonic discontinuous Angle 1、变压器励磁涌流及特点 1, transformer excitation inrush current and the characteristic 变压器是一种依据电磁感应原理制造而成的静止元件，是交流输电系统中用于电压变换的重要电气设备。当合上断路器给变压器充电

三相变压器的励磁涌流和和应涌流的仿真分析电子教案

三相变压器的励磁涌流和和应涌流的仿真分析

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

变压器空载特性试验的目的及注意事项

变压器空载特性试验的目的及注意事项变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。空载电流用它与额定电流的百分数表示。 1、变压器空载试验的电源容量的选择：保证电源波形失真不超过5%，试品的空载容量应在电源容量的50以下;采用调压起加压，空载容量应小于调压器容量的50%;采用发电机组试验时，空载容量应小于发电机容量的25%。空载试验的试验电压是低压侧的额定电压，变压器空载试验主要测量空载损耗。空载损耗主要是铁损耗。铁损耗的大小可以认为与负载的大小无关，即空载时的损耗等于负载时的铁损耗，但这是指额定电压时的情况。如果电压偏离额定指，由于变压器铁芯中的磁感应强度处在磁化曲线的饱和段，空载损耗和空载电流都会急剧变化，因此，空载试验应在额定电压下进行。注意：在测量大型变压器的空载或负载损耗时，因为功率因数很低，可达到cosφ小于和等于0.1。所以一定要求采用低功率因数的

瓦特表。 2、空载试验是测量额定电压下的空载损耗和空载电流，试验时高压侧开路，低压侧加压，试验电压是低压侧的额定电压，试验电压低，试验电流为额定电流百分之几或千分之几。 3、通过空载试验可以发现变压器以下缺陷：硅钢片间绝缘不良。铁芯极间、片间局部短路烧损，穿芯螺栓或绑扎钢带、压板、上轭铁等的绝缘部分损坏、形成短路，磁路中硅钢片松动、错位、气隙太大，铁芯多点接地，线圈有匝间、层间短路或并联支路匝数不等、安匝不平衡等，误用了高耗劣质硅钢片或设计计算有误。

MATLAB变压器仿真

扬州大学专业软件应用综合设计报告水能学院13级电气专业题目变压器综合仿真设计二学生某某某学号131504207指导教师张建华 2015年12月30日

目录一、设计题目 (2) 二、正文 (2) 1、引言 (2) 2、设计依据及框图 (3) 2.1 设计平台 (3) 2.2 设计思想 (4) 2.3 设计结构框图或流程图 (6) 2.4各模块功能简介 (6) 3、软件调试分析 (10) 4、结语 (23) 5、参考文献 (25) 6、致谢 (25)

变压器综合仿真设计二摘要：随着变压器技术的进步，传统仿真已经受到了很大的限制。并且当下要推动变压器技术的发展，已经不能再依靠传统仿真。因此，对于变压器的计算机仿真技术势在必行。本为通过MATLAB软件，对变压器的运行特性进行了仿真。主要仿真的内容包括：变压器磁路电流畸变以及变压器负载运行特性曲线研究。仿真所用到的方法为数值计算方法，通过插值的方法实现了对曲线的拟合。仿真时，结合实际情况可输入不同参数便于研究。文中给出了各种运行特性的仿真结果图，并且结合理论对其做了简单的分析，验证了仿真方法的准确性和可行性。关键字：变压器；MATLAB仿真分析；曲线拟合 1 引言设随着科学技术进步，电工电子新技术的不断发展，新型电气备不断涌现，人们使用电的频率越来越高，人与电的关系也日益紧密，对于电性能和电气产品的了解，已成为人们必需的生活常识。变压器是一种静止的电气设备，它是利用电磁感应原理把一种电压的交流电能转变成同频率的另一种电压的交流电能，以满足不同负载的需要。在电力系统中，变压器是一个重要的电气设备，它对电能的经济传输，灵活分配和安全使用具有重要的作用，此外，也使人们能够方便地解决输电和用电这一矛盾。由于计算机仿真技术的出现，传统的物理仿真系统逐渐的被计算机仿真系统代替。计算机仿真系统所具有的效率高、精度高、重复性和通用性好、容易改变仿真参数等优点，还可以实现物理仿真无法实现的有危险性的或者是成本昂贵的仿真。在我国电力行业发展迅速的今天，变压器的仿真技术不能够再依托于传统的物理仿真系统，而是需要能够采用能够促进变压器技术发展的仿真技术。对变压器特性的仿真涉及到很多方面，比如变压器空载励磁电流在饱和和磁滞影响时的特性、变压器磁滞回环在不同电压等级下的数据仿真、变压器空载合闸时的过电流现象、变压器在突发短路时的过电流现象，还有基本的比如效率特性、外特性、短路试验、空载试验等。在学习完本课程后，运用MATLAB相关仿真技术对变压器进行仿真研究，本文的仿真主要以变压器磁路电流畸变以及变压器负载运行特性曲线为主要研究对象，通过结合实际进行曲线拟合、波形分析，得出相应结论。

什么是励磁涌流(1)

什么是励磁涌流？变压器励磁涌流是：变压器全电压充电时在其绕组中产生的暂态电流。变压器投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时，其总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量，因此产生极大的涌流，其中最大峰值可达到变压器额定电流的6-8倍。励磁涌流随变压器投入时系统电压的相角，变压器铁芯的剩余磁通和电源系统地阻抗等因素而变化，最大涌流出现在变压器投入时电压经过零点瞬间（该时磁通为峰值）。变压器涌流中含有直流分量和高次谐波分量，随时间衰减，其衰减时间取决于回路电阻和电抗，一般大容量变压器约为5-10秒，小容量变压器约为0.2秒左右。 1 概述变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，用于把低电压变成高电压或把高电压变成低电压，是交流电输配系统中的重要电气设备。当变压器合闸时，可能产生很大的电流，本文主要论述该电流的产生和影响。 2 励磁涌流的特点当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流，特点如下： 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，经0.5～1s后其值不超过(0.25～0.5)In。 3)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。 4)励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的8～10倍。当整定一台断路器控制一台变压器时，其速断可按变压器励磁电流来整定。 3 励磁涌流的大小 3.1 合闸瞬间电压为最大值时的磁通变化

励磁涌流

:励磁涌流对HTR-PM主变压器差动保护影响分析摘要：本文重点介绍HTR-PM 220kV主变压器差动保护原理，通过对220kV 倒送电期间主变压器五次空载冲击合闸励磁涌流波形进行深入分析，介绍励磁涌流基本特征，以及励磁涌流对变压器差动保护的影响，并给出我厂变压器所配置差动保护励磁涌流闭锁原理。关键词：变压器差动保护、变压器空载合闸励磁涌流、励磁涌流闭锁原理 1、前言主变压器是核电厂与电力系统之间联系的重要设备，机组正常并网运行时，核电机组所发电能通过主变压器变换升压后输送给电力系统（地网和省网），但在核电厂建设和调试期间，需要通过主变压器向核电厂反供电（倒送电）以作为安装调试阶段第二路电源。主变压器发生故障，不仅影响核电机组的安全稳定运行，给核电厂带来重大经济损失，而且影响电力系统的稳定，可能造成大面积停电。因此，必须配置性能良好，功能完善的保护装置。根据《继电保护及自动装置设计技术规程》（DL400-91）的规定，大型电力变压器应装设反映变压器绕组和引出线多相短路、大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的纵联差动保护作为电量主保护。但是，变压器在正常运行时由于励磁电流、带负荷调压、两侧差动TA的变比误差等导致存在很大的不平衡电流；由于超高压、大容量变压器接线方式，例如HTR-PM 220kV主变为YnD11接线方式，变压器两侧电流相位相差30，导致出现不平衡电流；空载变压器合闸时可能产生励磁涌流，多次测量表明：空投变压器时的励磁涌流通常为额定电流的2-6倍，最大可达8倍以上，由于励磁涌流只由充电侧流入变压器而不流经其他侧，对变压器纵差保护而言是很大的一项不平衡电流。 2、变压器差动保护原理变压器纵差保护的构成原理是基于克希荷夫第一定律，即 I=0（2-1）式中I=0为主变压器高低压侧电流的向量和，主变高低压侧CT为减极性配置，见图1。

变压器的空载试验和短路试验等各类知识点

变压器的空载试验和短路试验变压器的空载试验指的是通过变压器的空载运行来测定变压器的空载电流和空载损耗。一般说来，空载试验可以在变压器的任何一侧进行。通常将额定频率的正弦电压加在低压线圈上而高压侧开路。为了测出空载电流和空载损耗随电压变化的曲线，外施电压要能在一定范围内进行调节。变压器空载时，铁芯中主磁通的大小是由绕组端电压决定的，当变压器施加额定电压时，铁芯中的主磁通达到了变压器额定工作时的数值，这时铁芯中的功率损耗也达到了变压器额定工作下的数值，因此变压器空载时输入功率可以认为全部是变压器的铁损。一般电力变压器在额定电压时，空载损耗约为额定容量的0.1%~1%。变压器的短路试验通常是将高压线圈接至电源，而将低压线圈直接短接。由于一般电力变压器的短路阻抗很小，为了避免过大的短路电流损坏变压器的线圈，短路试验应在降低电压的条件下进行。用自耦变压器调节外旋电压，使电流在0.1~1.3倍额定电流范围变化。原边电流达到额定值时，变压器的铜损相当于额定负载时的铜损，因外施电压较低，铁芯中的工作磁通比额定工作状态小得多，铁损可以忽略不计，所以短路试验的全部输入功率基本上都消耗在变压器绕组上，短路试验可测出铜损。通常电力变压器在额定电流下的短路损耗约为额定容量的0.4%~4%，其数值随变压器容量的增大而下降。变压器空载试验和负载试验的目的和意义变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。空载电流用它与额定电流的百分数表示，即：进行空载试验的目的是：测量变压器的空载损耗和空载电流；验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足技术条件和标准的要求；检查变压器铁心是否存在缺陷，如局部过热，局部绝缘不良等。

变压器实验报告

专业：电子信息工程：实验报告课程名称：电机与拖动指导老师：卢琴芬成绩：实验名称：单相变压器同组学生姓名：刘雪成李文鑫一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的 1．通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 2．通过负载实验测取变压器的运行特性。二、预习要点 1．变压器的空载和短路实验有什么特点实验中电源电压一般加在哪一方较合适 2．在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小 3．如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。三、实验项目 1．空载实验测取空载特性U0=f(I0), P0=f(U0)。 2．短路实验测取空载特性U K=f(I K), P K=f(U K)。 3．负载实验 (1）纯电阻负载保持U1=U1N, cos φ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。四、实验线路及操作步骤 1.空载试验

实验线路如图3－1所示，被试变压器选用DT40三相组式变压器，实验用其中的一相，其额定容量P N=76W，U1N/ U2N=220/55V，I1N/I2N=0．345/1．38A。变压器的低压线圈接电源，高压线圈开路。接通电源前，选好所有电表量程，将电源控制屏DT01的交流电源调压旋钮调到输出电压为零的位置，然后打开钥匙开头，按下DT01面板上“开”的按钮，此时变压器接入交流电源，调节交流电源调压旋钮，使变压器空载电压U0=1．2 U N，然后，逐次降低电源电压，在1．2～0．5U N的范围内，测取变压器的U0、I0、 P0共取6－7组数据，记录于表2－1中，其中U=U N的点必测，并在该点附近测的点应密些。为了计算变压器的变化，在U N 以下测取原方电压的同时，测出副方电压，取三组数据记录于表3－1中。图3－1 空载实验接线图 COSφ2=1 U1= U N= 220 伏

三相变压器建模及仿真及MATLAB仿真

XXXXXXX学院课程设计报告课程名称：系部：专业班级：学生姓名：指导教师：完成时间：报告成绩：学院教学工作部制

目录摘要 (3) 第一章变压器介绍 (4) 变压器的磁化特性 (4) 变压器保护 (4) 励磁涌流 (7) 第二章变压器基本原理 (9) 变压器工作原理 (9) 三相变压器的等效电路及联结组 (10) 第三章变压器仿真的方法 (11) 基于基本励磁曲线的静态模型 (11) 基于暂态磁化特性曲线的动态模型 (13) 非线性时域等效电路模型 (14) 第四章三相变压器的仿真 (16) 4. 1 三相变压器仿真的数学模型 (16) 电源电压的描述 (20) 铁心动态磁化过程简述 (21) 第五章变压器MATLAB仿真研究 (25) 仿真长线路末端电压升高 (25) 仿真三相变压器 T2 的励磁涌流 (28) 三相变压器仿真模型图 (34) 变压器仿真波形分析 (36) 结论 (40) 参考文献 (41)

摘要在电力变压器差动保护中，励磁涌流和内部故障电流的判别一直是一个关键问题。文章阐述了励磁涌流的产生及其特性，利用 MATLAB 对变压器的励磁涌流、内部故障和外部故障进行仿真，对实验的数据波形分析，以此来区分故障和涌流，目的是减少空载合闸产生的励磁涌流对变压器差动保护的影响，提高保护的灵敏性。本文在Matlab的编程环境下，分析了当前的变压器仿真的方法。在单相情况下，分析了在饱和和不饱和的励磁涌流现象，和单相励磁涌流的特征。在三相情况下，在用分段拟和加曲线压缩法的基础上，分别用两条修正的反正切函数，和两条修正的反正切函数加上两段模拟饱和情况的直线两种方法建立了Yd11、Ynd11、Yny0和Yy0四种最常用接线方式下三相变压器的数学仿真模型，并在Matlab下仿真实现。通过对三相励磁涌流和磁滞回环波形分析，三相励磁涌流的特征分析，总结出影响三相变压器励磁涌流地主要因素。最后，分析了两种方法的优劣，建立比较完善的变压器仿真模型。关键字: 变压器；差动保护；励磁涌流；内部故障；外部故障；波形分析；仿真；数学模型

变压器励磁涌流原理

变压器空投励磁涌流产生的原因当变压器空载合闸时会产生励磁涌流，设系统电压 )sin(211a wt U u += 由dt d N u e Φ -==1 1得：在合闸瞬间在变压器铁芯中产生的磁通： )] cos([cos a wt a m +-Φ=Φ，其中1 1 2wN U m = Φ 1）2 ,0π = =a t 时合闸： wt m sin Φ=Φ，马上进入稳态运行，没有励磁涌流。 2）0,0==a t 时合闸： '''cos ]cos 1[Φ+Φ=Φ-Φ=-Φ=Φwt wt m m m 从t=0经过半个周期w t π = ,Φ达最大值，m Φ=Φ2max 。可达稳态量2倍，此时励磁电流f i 可达额定励磁电流100倍，即： Nf f i i 0100= 而额定励磁电流约等于额定电流的3%，即： N Nf i i %30= 所以：N f i i 3=。而这是在变压器没有剩磁的理想情况下推出的结论，如果变压器有剩磁时合闸，励磁涌流会更大，可达10倍额定电流。当空载合闸时励磁涌流只出现在高压侧，这样会产生很大的差动电流，引起差动保护误动。励磁涌流原理图 U1

图6-3 变压器励磁涌流的产生机理 t u ? μ I μ I φ (a) 稳态情况下磁通与电压的波形 (b) 在电压为零瞬间合闸时,磁通与电压的波形 (c) 变压器铁芯的磁化曲线 (d) 励磁涌流的波形

励磁涌流识别方法二：波形识别在RCS-978微机变压器保护中采用的方法是当+>S K S b 且t S S >时开放保护。式中S 是差动电流的全周积分值，在每周采样24次的情况下 ∑∑=-=0 23 m m S I T S 。+S 是相距半周的差动电流瞬时值之和的全周积分值，∑∑∑+=-=-+023 m 12m m S I I T S 。b K 为大于1的常数。当差动电流中没有励磁涌流而是短路电流且波形是对称的话，相距半周的差动电流瞬时值之和是零，其全周积分值+S 也为零。而差动电流的全周积分值S 很大，满足+>S K S b 条件可以开放保护。当差动电流中有励磁涌流时，波形是不对称的，相距半周的差动电流瞬时值之和很大，其全周积分值+S 也很大。尽管差动电流的全周积分值S 也很大，但仍不能满足+>S K S b 的条件从而将保护闭锁。加t S S >的条件是为了在正常运行时不开放纵差保护。因为正常运行时差动电流很小近似为零。所以S 和+S 也都近似为零可能能满足+>S K S b 条件。所以另加t S S >条件。式中t S 是门槛值，d e t I I .S α+=10。其中e I .10为固定门槛，e I 是TA 二次额定电流。d I α为浮动门槛，d I 是差动电流的全周积分值。正常运行时S 很小不能满足本条件。

变压器励磁涌流

变压器励磁涌流励磁涌流（inrush current)的发生，很明显是受励磁电压的影响。即只要系统电压一有变动，励磁电压受到影响，就会产生励磁涌流。在不同的情况下将产生如下所述的初始（initial inrush)、电压复原（recovery inrush)及共振（sympathetic inrush 共感）等不同程度的励磁涌流。其瞬时尖峰值及持续时间，将视下列各因素的综合情况而定，可能会高达变压器额定电流的8~30倍。变压器的容量、变压器安装地点与大电源的电气距离、电力系统容量的大小、由电源至变压器间电力系统的时间常数L/R值、变压器铁心特性及其设计时所用饱和磁通密度值、加压操作前变压器的剩磁值（residual flux残磁值）、加压操作时瞬间电压的相位角度。 1、励磁起始涌流（initial inrush) 当开始加压于变压器的最初瞬间，一瞬态性的励磁涌流，将由电力系统涌入变压器。在此情况下所产生的励磁涌流，称之为励磁起始涌流（initial inrush)。在停用变压器时，即使系统电压已被切断，而变压器的励磁涌流也已降为零，即ie=0时，但其铁心中的磁通并不随之降为零，而是沿着铁心的磁滞特性环（hysteresis loop），回降至某一程度的剩磁值（residual flux残磁值）。该值的大小与系统条件及操作情况均有关联。今假设变压器在上次断电时其剩磁值为ΦR，而当变压器再次操作电压时，其瞬间电压所产生的磁通波形恰与ΦR 连接。且平滑地持续以前的磁通波形继续下去。在此情况下的励磁涌流将无瞬态励磁过程。假设当再次加电压于变压器的瞬间，其磁通值发生在磁通波形的（负）最大值处（－Φmax)。而此时的剩磁ΦR却为正值，且剩磁不会瞬间立刻消失。是以由加电压操作所新建的磁通波形不会是从其（－Φmax）值开始，而是从ΦR值开始。在此情况下产生的励磁涌流，将有极大的瞬态现象。但由于断路器的投入时间是无法控制，所以实际上类似上面所说的无瞬态励磁过程几乎是不可能的。典型的励磁电流，其波形在最初数周内衰减甚速，然后逐渐减慢，其衰减速度是与电源系统的时间常数值（L/R）有关。即（L/R）值愈高衰减愈慢。故容量较大的变压器（L值相对较大），或变压器临近电源及发电机（R相对值较小）者，其励磁涌流衰减均较缓慢。事实上系统时间常数的L值并非固定，而是随变压器的饱和程度发生变化。在开始的数周波内饱和程度较高，L 值较小，故衰减较快。由于电阻在系统中起阻尼作用，而降低饱和的程度，L 值较大，故衰减变的缓慢。有时要经数秒甚至几分钟后才会衰减到正常值。 2、电压恢复涌流（recovery inrush) 当变压器外部故障清除后，在电压恢复至正常值的过程中，也会引起励磁涌流的现象。此种励磁涌流称为电压复原涌流（或再生涌流）。因在外部故障时变压器仍是部分加压，故一般的电压复原涌流均不如励磁起始涌流的严重。

变压器实验报告汇总

四川大学电气信息学院实验报告书课程名称：电机学实验项目：三相变压器的空载及短路实验专业班组：电气工程及其自动化105，109班实验时间：2014年11月21日成绩评定：评阅教师：电机学老师：曾成碧报告撰写：

一、实验目的： 1 用实验方法求取变压器的空载特性和短路特性。 2 通过空载及短路实验求取变压器的参数和损耗。 3 计算变压器的电压变化百分率和效率。 4掌握三相调压器的正确联接和操作。 5 复习用两瓦特法测三相功率的方法。二．思考题的回答 1.求取变压器空载特性外施电压为何只能单方向调节？不单方向调节会出现什么问题？答：因为当铁磁材料处于交变的磁场中时进行周期性磁化时存在磁滞现象。如果不单方向调节变压器外施电压，磁通密度并不会沿原来的磁化曲线下降，所以会影响实验结果的准确性。 2.如何用实验方法测定三相变压器的铜、铁损耗和参数？实验过程中作了哪些假定？答：变压器的空载实验中认为空载电流很小，故忽略了铜耗，空载损耗近似等于变压器铁耗Fe P P ≈0，同时忽略了绕组的电阻和漏抗。空载时的铁耗可以直接用两瓦特法测得，根据公式2 003/I P r m ≈可以求得励磁电阻，由003/I U Z m ≈可以求得励磁阻抗，由2 2 k m m r Z X -=可以求得励磁电抗值。在变压器的短路实验中，由于漏磁场分布十分复杂，故在T 形等效电路计算时，可取k x x x 5.0'21==σσ，且k r r r 5.0'21==。同时由于外加电压低，忽略了铁耗，故假设短路损耗等于变压器铜耗。短路损耗k P 可直接由两瓦特法测得，有公式k k k I P r 2/=可得k r ，k k k I U Z 3/=，故k k k r Z x 22-=。 3.空载和短路实验中，为减小测量误差，应该怎样联接电压接线？用两瓦特表法测量三相功率的原理。答：变压器空载实验中应当采用电流表内接法。因为空载实验测量的是励磁阻抗，阻抗值较大，若采用电流表外接法，电压表会有明显的分流作用，从而产生较大的误差。变压器短路实验应当采用电流表外接法。因为短路实验中测量的是漏阻抗，

三绕组变压器空载合闸励磁涌流实验与仿真分析

三绕组变压器空载合闸励磁涌流实验与仿真分析石方舟杜睿东方电气自动控制工程有限公司研发中心【摘要】变压器在轻载或者空载的情况下合闸通电的时候,可能变压器的一次侧绕组中流过励磁涌流。励磁涌流出现的原因是在变压器铁芯被拖入饱和区甚至是深度饱和区,励磁涌流对变压器自身和对电网中的电能质量都有不利影响。在实际工作中，也遇到了变压器空载合闸的励磁涌流带来的问题。利用MATLAB/SIMULINK仿真工具，对三绕组变压器空载合闸瞬变过程进行了建模仿真，分析了励磁涌流、谐波、磁通等物理量，为工程中遇到的此类复杂暂态过程提供了有效便捷的分析手段。【关键字】变压器；空载合闸；励磁涌流 0、引言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。本文结合工作中遇到的实际情况，并利用MATLAB/SIMULINK软件,对变压器空载合闸这一瞬变过程进行计算机仿真，深入分析了其励磁涌流、谐波以及磁通量，频谱等物理量，对于实际工程有一定的指导意义。 1、励磁涌流的特点在工程实验中，利用示波器捕捉的励磁涌流波形如图1所示：图1励磁涌流实际波形

变压器励磁涌流

变压器上一合上额定电压与额定频率的电源时，在空载的变压器合闸间，处于过渡过程的非对称合闸空载电流叫激磁涌流，作用时间很短，逐渐衰减到稳态空载电流，涌流峰值按指数曲线衰减，其时间常数为合闸侧绕组电感量与电阻量之比。小容量变压器在涌流时间常数较小，即很快过渡到稳态空载电流，而大容量变压器的涌流时间较大，要有一过程才过渡到稳态空载电流。如果这个过程不导致变压器过流动作，一般没什么影响，如果导致变压器过流动作的话，一个可以适当增加过流动作电流，第二个重新投运一次。当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时、变压器可能出现数储很大的励磁电(又称为励磁涌流＞。这是因为在稳态工作情况下，铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，如果空载合闸时，正好在电压瞬时值U＝0时接通电路，则铁心中应该具有磁通-Φm。但是由于铁心中的磁通不能突变，但此，将出现一个非周期分量的磁通+Φm。这样在经过半个周期以后，铁心中的磁通就达到2Φm，。如果铁心中还有剩兹通Φs，则总磁通将为2Φm +Φs，?吨，此时变压器的铁心严重饱和,励磁电流IL将剧烈增大，此电流就称为变压器的励磁涌流ILY．其数值最大可达额定电流的6—8倍，同时包含有大量的非周期分量和高次谐波分量，励磁涌流的大小和衰减时间，与外加电压的相位、铁心中剩磁的大小和方向、电源容量的大小、回路的阻抗以及变压器的容量的大小和铁心性质等都有关系。例如，正好在电压瞬时值为最大时合闸，就不会出现励磁涌流，而只有正常时的励磁电流。对三相变压器而言．无论在任何瞬间合闸，至少有两相要出现程度不同的励磁涌流变压器线圈中，励磁电流和磁通的关系，由磁化特性决定，铁芯愈饱合，产生一定的磁通所需要的励磁电流愈大。由于在正常情况下，铁芯中的磁通就已饱合，如在不利条件下合闸，铁芯中磁通密度最大值可达两倍的正常值，铁芯饱和将非常严重，使其导磁数减小，励磁电抗大大减小，因而励磁电流数值大增，由磁化特性决定的电流波形很尖，这个冲击电流可超过变压器额定电流的6--8倍。所以，由于变压器电、磁能的转换，合闸瞬间电压的相角，铁芯的饱合程度等，决定了变压器合闸时，有励磁涌流，励磁涌流的大小，将受到铁芯剩磁与合闸电压相角的影响。 1 低压电网短路电流的特点低压电网发生短路时，电网运行将由正常工作状态过渡到短路状态，其短路电流曲线如图1 所示。

变压器励磁涌流特点及控制技术

变压器励磁涌流特点及控制技术【摘要】本文分析了变压器励磁涌流及其特点，以单相变压器为例，分析了励磁涌流产生的机理，并给出了有效的控制技术。【关键词】励磁涌流；二次谐波；变压器 1 变压器励磁涌流概念及特点变压器是交流输电系统中用于电压变换的重要电气设备，是一种依据电磁感应原理制造而成的静止元件。当合上断路器给变压器充电时，有时候，能够观察到变压器电流表的指针有很大摆动，随后，很快又返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常就被称为励磁涌流。变压器励磁涌流有以下几个特点：第一，波形呈现尖顶形状，表明其中含有相当成分的非周期分量和高次谐波分量，其中高次谐波以二次和三次为主，并且，随着时间推移，某一相二次谐波含量可能超过基波分量的一半以上。第二，励磁涌流幅值与变压器空载投入的电压初相角直接相关。对于单相变压器来说，当电压过零点投入时，励磁涌流幅值最大。由于三相变压器各相间有120°相位差，所以涌流也不尽相同。第三，在最初几个波形中，涌流将出现间断角。第四，涌流衰减的时间常数与变压器阻抗、容量和铁心材料等都相关。 2 励磁涌流产生原因变压器励磁涌流是由变压器铁心饱和引起的。在铁心不饱和时，铁心磁化曲线的斜率很大，励磁电流近似为零；一旦铁心出现饱和，磁化曲线斜率变小，电流随着磁通线性增长，最终演变为励磁涌流。计及成本和工艺，现代常用的电力变压器饱和磁通一般设为 1.15～1.4，而变压器运行电压一般不应超过额定电压的10%。因此，变压器稳态正常运行时，磁通不会超过饱和磁通，铁心也不会饱和。但在暂态过程中，如变压器空载合闸时，由于剩磁的作用，运行磁通就有可能大于饱和磁通，从而造成变压器饱和。例如，最严重的是电压过零时刻，合闸，假若此时铁心的剩磁，非周期磁通为经过半个周期后，磁通达到，将远大于饱和磁通，造成变压器严重饱和。 3 控制技术对于现场中常用的三相电力变压器，防止变压器励磁涌流引起差动保护的措施主要有以下几类。 3.1 采用速饱和中间变流器差动保护按照躲开最大不平衡电流进行整定时，带速饱和原理的差动保护能

变压器励磁涌流产生机理及抑制措施

变压器励磁涌流产生机理及抑制措施 1、变压器励磁涌流及特点变压器是一种依据电磁感应原理制造而成的静止元件，是交流输电系统中用于电压变换的重要电气设备。当合上断路器给变压器充电时，有时候，能够观察到变压器电流表的指针有很大摆动，随后，很快又返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常就被称为励磁涌流。总的来说，变压器励磁涌流有以下几个特点：第一，波形呈现尖顶形状，表明其中含有相当成分的非周期分量和高次谐波分量，其中高次谐波以二次和三次为主，并且，随着时间推移，某一相二次谐波含量可能超过基波分量的一半以上。第二，励磁涌流幅值与变压器空载投入的电压初相角直接相关。对于单相变压器来说，当电压过零点投入时，励磁涌流幅值最大。由于三相变压器各相间有120度相位差，所以涌流也不尽相同。第三，在最初几个波形中，涌流将出现间断角。第四，涌流衰减的时间常数与变压器阻抗、容量和铁心材料等都相关。 2、励磁涌流产生机理变压器励磁涌流是由变压器铁心饱和引起的。在铁心不饱和时，铁心磁化曲线的斜率很大，励磁电流近似为零；一旦铁心出现饱和，磁化曲线斜率变小，电流随着磁通线性增长，最终演变为励磁涌流。下面以单相变压器空载合闸为例分析励磁涌流产生机理。设变压器在时间 t=0时合闸，则施加于变压器上的电压为：（1）又，变压器电压与磁通间的关系为：（2）故：（3）式（3）中第一式为稳态磁通，后两式为暂态磁通，为铁心剩磁，与合闸时刻的电压相关。计及成本和工艺，现代常用的电力变压器饱和磁通一般设为1.15～1.4，而变压器运行电压一般不应超过额定电压的10%。因此，变压器稳态正常运行时，磁通不会超过饱和磁通，铁心也不会饱和。但在暂态过程中，如变压器空载合闸时，由于剩磁的作用，运行磁通就有可能大于饱和磁通，从而造成变压器饱和。例如，最严重的是电压过零时刻，合闸，假若此时铁心的剩磁，非周期磁通为经过半个周期后，磁通达到，将远大于饱和磁通，造成变压器严重饱和。 3、抑制措施对于现场中常用的三相电力变压器，防止变压器励磁涌流引起差动保护的措施主要有以下几类。 3.1 采用速饱和中间变流器差动保护按照躲开最大不平衡电流进行整定时，带速饱和原理的差动保护能够减少非周期分量造成的保护误动，如BCH-2型就是一种增强型速饱和中间变流器的差动保护。这种差动保护的核心部分是带短路线圈的饱和中间变流器和差动电流继电器。短路线圈的存在使得在具有非周期分量电流时继电器的动作电流大为增加，从而提高了躲避励磁涌流和外部短路时暂态不平衡电流的性能。采用BCH-2型差动保护要注意短路线圈匝数的确定匝数愈多躲避涌流的性能愈好，但内部短路时继电器的动作延时就长。对中小型变压器，由于励磁涌流倍数大，内部故障时非周期分量衰减快，对保护动作要求又较低，一般选较大的匝数，而对大型变压器，内部涌流倍数小，非周期分量衰减慢，又要求保护动作快，则应

励磁涌流

励磁涌流励磁涌流（inrush current)的发生，很明显是受励磁电压的影响。即只要系统电压一有变动，励磁电压受到影响，就会产生励磁涌流。在不同的情况下将产生如下所述的初始（initial inrush)、电压复原（recovery inrush)及共振（sympathetic inrush 共感）等不同程度的励磁涌流。其瞬时尖峰值及持续时间，将视下列各因素的综合情况而定，可能会高达变压器额定电流的8--30倍。变压器在合闸充电时，由于变压器的电感性加上合闸瞬间供电电压的相角不确定性会使充电存在最大7-9倍的涌流（大型变压器）。原因就是电感电流不能突变，合闸前电流为零，根据u=L*di/dt。如果合闸时电压（正玄）最大时则可以平稳过渡。一旦不在此相位，特别在过零位电压时由于电网的能量非常巨大，在短时能，必然产生巨大的电流强迫变压器电流过渡到正玄波形。这就有个涌流过程。彻底防治就需要合闸相角控制，当然是三相分相控制了。简单预防则是开关串电阻。其实也挺麻烦。目录[隐藏] 1 概述 2 励磁涌流的特点 3 励磁涌流的大小 4 励磁涌流的影响 1 概述变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，用于把低电压变成高电压或把高电压变成低电压，是交流电输配系统中的重要电气设备。当变压器合闸时，可能产生很大的电流，本文主要论述该电流的产生和影响。 2 励磁涌流的特点当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流，特点如下： 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)，主要是偶次谐波，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。

变压器实验报告汇总

MATLAB变压器仿真设计

大学专业软件应用综合设计报告水能学院13级电气专业题目变压器综合仿真设计二学生某某某学号131504207指导教师建华 2015年12月30日

目录一、设计题目 (2) 二、正文 (2) 1、引言 (2) 2、设计依据及框图 (3) 2.1 设计平台 (3) 2.2 设计思想 (4) 2.3 设计结构框图或流程图 (6) 2.4各模块功能简介 (6) 3、软件调试分析 (10) 4、结语 (23) 5、参考文献 (25) 6、致 (25) .

变压器综合仿真设计二摘要：随着变压器技术的进步，传统仿真已经受到了很大的限制。并且当下要推动变压器技术的发展，已经不能再依靠传统仿真。因此，对于变压器的计算机仿真技术势在必行。本为通过MATLAB软件，对变压器的运行特性进行了仿真。主要仿真的容包括：变压器磁路电流畸变以及变压器负载运行特性曲线研究。仿真所用到的方法为数值计算方法，通过插值的方法实现了对曲线的拟合。仿真时，结合实际情况可输入不同参数便于研究。文中给出了各种运行特性的仿真结果图，并且结合理论对其做了简单的分析，验证了仿真方法的准确性和可行性。关键字：变压器；MATLAB仿真分析；曲线拟合 1 引言设随着科学技术进步，电工电子新技术的不断发展，新型电气备不断涌现，人们使用电的频率越来越高，人与电的关系也日益紧密，对于电性能和电气产品的了解，已成为人们必需的生活常识。变压器是一种静止的电气设备，它是利用电磁感应原理把一种电压的交流电能转变成同频率的另一种电压的交流电能，以满足不同负载的需要。在电力系统中，变压器是一个重要的电气设备，它对电能的经济传输，灵活分配和安全使用具有重要的作用，此外，也使人们能够方便地解决输电和用电这一矛盾。由于计算机仿真技术的出现，传统的物理仿真系统逐渐的被计算机仿真系统代替。计算机仿真系统所具有的效率高、精度高、重复性和通用性好、容易改变仿真参数等优点，还可以实现物理仿真无法实现的有危险性的或者是成本昂贵的仿真。在我国电力行业发展迅速的今天，变压器的仿真技术不能够再依托于传统的物理仿真系统，而是需要能够采用能够促进变压器技术发展的仿真技术。对变压器特性的仿真涉及到很多方面，比如变压器空载励磁电流在饱和和磁滞影响时的特性、变压器磁滞回环在不同电压等级下的数据仿真、变压器空载合闸时的过电流现象、变压器在突发短路时的过电流现象，还有基本的比如效率特性、外特性、短路试验、空载试验等。在学习完本课程后，运用MATLAB相关仿真技术对变压器进行仿真研究，本文的仿真主要以变压器磁路电流畸变以及变压器负载运行特性曲线为主要研究对象，通过结合实际进行曲线拟合、波形分析，得出相应结论。

变压器合闸时的励磁涌流

变压器合闸时的励磁涌流 1 概述变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，用于把低电压变成高电压或把高电压变成低电压，是交流电输配系统中的重要电气设备。当变压器合闸时，可能产生很大的电流，本文主要论述该电流的产生和影响。 2 励磁涌流的特点当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流，特点如下： 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，经0.5～1s后其值不超过(0.25～0.5)In。 3)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。 4)励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的8～10倍。当整定一台断路器控制一台变压器时，其速断可按变压器励磁电流来整定。 3 励磁涌流的大小 3.1 合闸瞬间电压为最大值时的磁通变化在交流电路中，磁通Φ总是落后电压u90°相位角。如果在合闸

瞬间，电压正好达到最大值时，则磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里一开始就建立了稳态磁通，如图1所示。在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。 3.2 合闸瞬间电压为零值时的磁通变化当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所建立的磁通为最大值(－Φm)。可是，由于铁芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，在铁芯中就出现一个非周期分量的磁通Φfz，其幅值为Φm。这时，铁芯里的总磁通Φ应看成两个磁通相加而成，如图2所示。铁芯中磁通开始为零，到1/2 T时，两个磁通相加达最大值，Φ波形的最大值是Φ1波形幅值的两倍。因此，在电压瞬时值为零时合闸情况最严重。虽然我们很难预先知道在哪一瞬间合闸，但是总会介于上