计及剩磁的变压器励磁涌流的仿真研究.pdf

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1、第46卷第11期Vol．46No．112009年11月TRANSFORMERNovember2009计及剩磁的变压器励磁涌流的仿真研究黄金，方春恩，李天辉，王凤翔（西华大学电气信息学院，四川成都610039）摘要：根据变压器的工作原理，推导出了剩磁的计算公式，并通过ATP-EMTP的仿真阐述了抑制励磁涌流的控制策略。关键词：变压器；励磁涌流；ATP-EMTP中图分类号：TM406文献标识码：B文章编号：1001－8425（2009）11－0040－04SimulationResearchonTransformerInrushCu

2、rrentinConsider-ationofRemnantMagneticFluxHUANGJin,FANGChun-en,LITian-hui,WANGFeng-xiang（XihuaUniversity,Chengdu610039,China）Abstract：Basedontransformerprinciple,thecalculationformulaforremnantmagneticfluxisderived.TheinrushcurrentcontrolstrategywithATP-EMTPsimulatio

3、narediscussed.Keywords：Transformer；Inrushcurrent；ATP-EMTP准1引言I变压器是一种根据电磁感应原理制成的静止元磁化特性件。在电能—磁能—电能的能量转换过程中，必须首先建立一定的磁场，在建立磁场的过程中，变压器绕励磁电流铁心磁通组中就会产生一定的励磁电流。当变压器稳态运行t时，该电流很小，仅为额定电流的0.35%～10%，如图（a）对称的铁心磁通1a所示。但当变压器空载合闸时，就会产生幅值很铁心磁通磁化特性大的励磁涌流，如图1b所示。变压器铁心的磁化特准性决定该电流与磁场的关系

4、，铁心饱和程度越大，产生磁场所需要的励磁电流就越大。特别是当变压器I在电压过零点合闸时，由于铁心中磁通最大，铁心严重饱和，因此产生最大励磁涌流，其最大峰值可达到变压器额定电流的6倍～8倍。励磁涌流t事实上，早在1892年就有人提出了变压器的励（b）不对称的铁心磁通磁涌流现象。但是截至1988年，采用的减少励磁涌图1变压器铁心磁通流的唯一方法就是前插入电阻。然而实践证明它不Fig.1Coremagneticfluxintransformer是最好的解决方法。因为一方面这种方法必须包括断路器的设计，同时也需要大量的维修；另一方面它涌

5、流产生的原因上来抑制它。1988年国外一些学者仅仅是起到了减小励磁涌流的作用，并没有从励磁首次提出了在电压峰值处控制开关闭合的策略。也基金项目:四川省教育厅重点项目资助（2005A119）第11期黄金、方春恩、李天辉等：计及剩磁的变压器励磁涌流的仿真研究41就是说假定变压器铁心的剩磁为零，电压峰值处将由式（6）计算出变压器三相的剩磁：是变压器的最佳合闸时刻，这时投入的变压器将不uN1121000/姨3准m===0.3573Wb产生励磁涌流。尽管这个方法能够大大的降低励磁4.44fN14.44×50×880涌流，但它有一个明显的缺

6、点：就是只能假定变压器姨2u1准rA=-cos（ωtopenA）=的剩磁为零，而实际上，这样的机会很少。通过深入N1ω的研究，产生了一个更加灵活的消除励磁涌流的方姨2×121000-cos90°=0法，这就是计及剩磁的情况下控制开关闭合策略。在姨3×880×314.16这种控制策略下，若能够准确知道剩磁，则励磁涌流姨2u1准rB=-cos（ωtopenB-120°）=就能够完全被消除。当然，由于实际中电力设备并不N1ω是理想的，往往会受到断路器合闸时间的分散性、测姨2×121000-cos45.6°=-0.25Wb量偏差和信号噪

7、音等影响而降低其有效性。但它比姨3×880×314.16以往的各种方法更可靠、更经济、更有效，且因为能姨2u1准rC=-cos（ωtopenC+120°）=够广泛应用在各种开关和任何铁心结构、任何接线N1ω方式的变压器模型中，因此具有研究价值和广阔的姨2×121000-cos225.57°=+0.25Wb前景。姨3×880×314.16通过ATP-EMTP仿真出的变压器三相剩磁如2剩磁图2所示。2.1剩磁的推算0.500设外施电压按正弦规律变化：0.375u=Umsin（ωt+α）（1）0.250B相0.2499Wb空载时变压器

8、一次绕组的电压方程为：0.125A相0Wbd准0imR1+N1=Umsin（ωt+α）（2）dt-0.125C相-0.251Wb由于变压器一次绕组的电阻R1很小，常可忽略-0.250不计，则有：-0.375-0.500d准00.020.040.060.080.1