扬州大学 MATLAB 课程设计 变压器.docVIP

扬州大学 专业软件应用综合设计报告 水能 学院 11 级 电气 专业 题目 变压器综合仿真设计一 学生 浦健 学号 111704222 指导教师 张建华 2014年 1 月 3日 变压器综合仿真设计一 摘要： 变压器的稳定运行对于电网设备的连续可靠运转具有十分重要的意义。在正常情况下，变压器的励磁电流通常不会超过变压器额定电流的 ２％ ～５％。但当变压器空载合闸或外部故障切除恢复供电时，变压器一次绕组内会产生数值极大的瞬态励磁涌流，励磁涌流一方面会导致绕组变形，减小变压器的使用寿命；另一方面还会使变压器差动保护装置产生误动作，此外励磁涌流中包含的高次谐波以及直流分量，会降低电力系统的供电质量，在一定条件下可能会引起电力系统谐振，产生过电压。目前对励磁涌流的研究包括两方面：一是如何有效抑制励磁涌流；二是如何鉴别励磁涌流与故障电流。但可以鉴别只表明差动保护不会误动作，并未减小变压器的瞬态过渡过程对电网的冲击以及对绕组的损伤。未来的发展方向还是在于提出更好地抑制涌流产生的方法和策略，而这又离不开对励磁涌流产生的原理及过程进行正确的分析与测量。 本文针对单相变压器空载合闸励磁涌流的暂态特性进行了建模和实验研究。本文主要介绍单相变压器的基本工作原理并在此基础上结合MATLAB软件，通过仿真测试介绍单相线性、非线性单相变压器的空载及合闸过程的特性。同时，本文也会在仿真过程中结合事例，讲解运用MATLAB及Simulink进行电路仿真的基本知识。 关键字： MATLAB；Simulink；单相变压器；空载运行  1 引言 设计背景 ： ⑴掌握SIMULINK仿真环境常用模块库和电力系统模块库； ⑵对变压器运行进行仿真设计； ⑶了解变压器空载特性、合闸及副边短路过程中变压器内部工作特性。2 设计依据及框图 变压器在规定的使用环境和运行条件下，主要技术数据一般都都标注在变压器的铭牌上。主要包括：额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据（阻抗电压、空载电流、空载损耗和负载损耗）和总重。 A、额定容量（kVA）：额定电压.额定电流下连续运行时,能输送的容量。 B、额定电压（kV）：变压器长时间运行时所能承受的工作电压.为适应电网电压变化的需要,变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压. C、额定电流(A):变压器在额定容量下,允许长期通过的电流. D、空载损耗（kW）: 当以额定频率的额定电压施加在一个绕组的端子上，其余绕组开路时所吸取的有功功率。与铁心硅钢片性能及制造工艺、和施加的电压有关. E、空载电流（%）: 当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流.一般以额定电流的百分数表示. F、负载损耗（kW）: 把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流,此时变压器所消耗的功率. G、阻抗电压（%）：把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路电流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压.一般以额定电压的百分数表示. H、相数和频率：三相开头以S表示，单相开头以D表示。中国国家标准频率f为50Hz。国外有60Hz的国家（如美国）。 I、温升与冷却：变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升.油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。冷却方式也有多种：油浸自冷、强迫风冷，水冷，管式、片式等。 J、绝缘水平：有绝缘等级标准。绝缘水平的表示方法举例如下：高压额定电压为35kV级，低压额定电压为10kV级的变压器绝缘水平表示为 LI200AC85/LI75AC35，其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV，工频耐受电压为85kV，低压雷电冲击耐受电压为75kV，工频耐受电压为35kV.奥克斯高科技有限公司目前的油浸变压器产品的绝缘水平为LI75AC35，表示变压器高压雷电冲击耐受电压为75kV，工频耐受电压为35kV，因为低压是400V，可以不考虑。 K、联结组标号：根据变压器一.二次绕组的相位关系,把变压器绕组连接成各种不同的组合,称为绕组的联结组。为了区别不同的联结组,常采用时钟表示法,即把高压侧线电压的相量作为时钟的长针,固定在12上,低压侧线电压的相量作为时钟的短针,看短针指在哪一个数字上,就作为该联结组的标号.如Dyn11表示一次绕组是（三角形）联结，二次绕组是带有中心点的（星形）联结，组号为(11)点。 2.1 设计平台 MATLAB是matrixlaboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）是由美