變壓器勵(lì)磁涌流檢測(cè)模型

1、中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告題 目： 變壓器勵(lì)磁涌流檢測(cè)模型學(xué)生姓名： 系 別： 機(jī)械與電氣工程系 專業(yè)年級(jí)： 2012級(jí)電氣工程專業(yè)1班 指導(dǎo)教師： 2013年 7月1 日一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)檢索的能力。2、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。3、培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力和工程設(shè)計(jì)的能力。4、提高學(xué)生課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫(xiě)水平。設(shè)計(jì)要求：1、自主學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)仿真軟件matlab，提高自學(xué)能力；2、利用仿真軟件搭建電氣工程專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的仿真模型；3、對(duì)模型進(jìn)行調(diào)試，提高自我解決問(wèn)題能力；4、利用相關(guān)知識(shí)通過(guò)仿真后得到的波形或數(shù)據(jù)對(duì)仿真模型的正確性進(jìn)行必要的

2、驗(yàn)證 二、方案設(shè)計(jì)與論證變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的一種靜止電器, 用于把低電壓變成高電壓或把高電壓變成低電壓, 是交流電輸配系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備。變壓器在輕載或者空載的情況下合閘通電的時(shí)候, 可能變壓器的一次側(cè)繞組中流過(guò)勵(lì)磁涌流。勵(lì)磁涌流出現(xiàn)的原因是在變壓器鐵芯被拖入飽和區(qū)甚至是深度飽和區(qū), 勵(lì)磁涌流對(duì)變壓器自身和對(duì)電網(wǎng)中的電能質(zhì)量都有不利影響。當(dāng)變壓器合閘時(shí), 可能產(chǎn)生很大的電流。當(dāng)合上斷路器給變壓器充電時(shí), 有時(shí)可以看到變壓器電流表的指針擺得很大, 然后很快返回到正常的空載勵(lì)磁電流值,這個(gè)沖擊電流通常稱之為勵(lì)磁涌流。變壓器勵(lì)磁電流的大小取決于勵(lì)磁電感L的數(shù)值, 也就取決于變壓器鐵芯是否

3、飽和, 正常運(yùn)行和外部故障時(shí)變壓器不會(huì)飽和, 勵(lì)磁電流一般不會(huì)超過(guò)額定電流的2% 5%, 對(duì)變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)的影響常常略去不計(jì)。勵(lì)磁涌流的最大值可以達(dá)到額定電流的4 8 倍, 并與變壓器的額定容量有關(guān)。1 勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)(1) 涌流含有數(shù)值很大的高次諧波分量( 主要是二次和三次諧波) , 因此, 勵(lì)磁涌流的變化曲線為尖頂波。(2) 勵(lì)磁涌流的衰減常數(shù)與鐵芯的飽和程度有關(guān)。飽和越深, 電抗越小, 衰減越快。因此, 在開(kāi)始瞬間衰減很快, 以后逐漸減慢, 經(jīng)0. 5 1 s 后其值不超過(guò)( 0. 25 0. 5) In。一般情況下, 變壓器容量越大, 衰減的持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng), 但總的趨勢(shì)是涌流的衰減速

4、度往往比短路電流衰減慢一些。 (3) 勵(lì)磁涌流的數(shù)值很大, 最大可達(dá)額定電流的8 10 倍。(4) 波形完全偏離時(shí)間軸的一側(cè), 并且出現(xiàn)間斷。涌流越大, 間斷角越小。(5) 含有很大成分的非周期分量, 間斷角越小,非周期分量越大。(6) 變壓器空載合閘時(shí), 涌流是否產(chǎn)生以及涌流大小跟很多因素有關(guān), 主要受到變壓器鐵芯剩磁、合閘角的影響為了更加直觀深入的了解變壓器空載合閘勵(lì)磁涌流的特性, 本文基于Mat lab 軟件平臺(tái)對(duì)變壓器的空載合閘勵(lì)磁涌流進(jìn)行了仿真。本設(shè)計(jì)所采用的模型為：以230kv系統(tǒng)通過(guò)230/115型變壓器 原理圖為：分析：選擇變壓器型號(hào)為：D11-100/230（6）變壓器的有關(guān)

5、參數(shù)計(jì)算如下：基準(zhǔn)電阻抗:標(biāo)幺值為：運(yùn)用matlab/simuliink軟件進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M仿真,在電源的正玄波運(yùn)行到電壓過(guò)0點(diǎn)時(shí)斷路器突然合閘勵(lì)磁電流的變化現(xiàn)象，利用示波器觀測(cè)電流變化情況并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。三、電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算MATLAB軟件介紹 1、MATLAB是一種科學(xué)計(jì)算軟件。MATLAB 是 Matrix Laboratory(矩陣實(shí)驗(yàn)室)的縮寫(xiě)，這是一種 以矩陣為基礎(chǔ)的交互式程序計(jì)算語(yǔ)言。早期的 MATLAB 主要用于解決科學(xué)和工程的復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算問(wèn)題。由于它使用方便、輸入便捷、運(yùn)算高效、適應(yīng)科技人員的思維方式，并且有繪圖功能，有用戶自行擴(kuò)展的空間，因此受到用戶的歡迎，使它成為在科技界廣

6、為使用的軟件，也是國(guó)內(nèi)外高校教學(xué)和科學(xué)研究的常用軟件。2、MATLAB組成MATLAB軟件系統(tǒng)的構(gòu)成（MATLAB主體- Simulink -工具箱）、MATLAB語(yǔ)言：是一種基于矩陣/數(shù)組的高級(jí)語(yǔ)言，具有流程控制語(yǔ)句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出以及面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)特性。用MATLAB語(yǔ)言可以迅速地建立臨時(shí)性的小程序，也可以建立復(fù)雜的大型應(yīng)用程序。、Simulink Simulink用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真的交互式系統(tǒng)，采用鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)方式 。 Simulink允許用戶在屏幕上繪制框圖來(lái)模擬一個(gè)系統(tǒng)，并能夠動(dòng)態(tài)地控制該系統(tǒng)3、SIMULINK系統(tǒng)仿真SIMULINK是隨著MATLAB一同發(fā)行的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)通用

7、仿真軟件,使用SIMULINK必須在MATLAB的環(huán)境下進(jìn)行.從名稱上看SIMULINK有兩個(gè)主要功能：SIMU（仿真）和LINK（連接），即該軟件可以利用鼠標(biāo)在模型窗口上繪制出所需要的控制系統(tǒng)模型，然后利用SIMULINK提供的功能來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析。進(jìn)入仿真庫(kù)瀏覽器窗口后，在左側(cè)一欄可以看到SIMILINK標(biāo)準(zhǔn)模塊庫(kù)。標(biāo)準(zhǔn)模塊庫(kù)按功能分為8類子庫(kù)。4、 MATLAB工具箱用來(lái)解決各個(gè)領(lǐng)域特定問(wèn)題的函數(shù)庫(kù)，是開(kāi)放式的-可以拿來(lái)就用，也可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行擴(kuò)展。MATLAB提供的工具箱涵蓋了科學(xué)研究的很多門(mén)類。目前，已經(jīng)涉及到數(shù)學(xué)、控制、通信、信號(hào)處理、圖像處理、經(jīng)濟(jì)、醫(yī)學(xué)、電力系統(tǒng)等多

8、種學(xué)科。在電力系統(tǒng)元件庫(kù)中包含了多種電力系統(tǒng)元件的圖標(biāo),分別是電源元件（electrical sources）、線路元件（elements）、電力電子元件（power electronics）、電機(jī)元件(machines)、連接器元件(connectors)、電路測(cè)量?jī)x器(measurements)、附加元件(extras)、演示教程(demos)、電力圖形用戶接口(powergui)等。1、總原理圖（含仿真模塊名稱與型號(hào)）變壓器勵(lì)磁涌流檢測(cè)原理圖2、仿真電路設(shè)計(jì)和參數(shù)勵(lì)磁涌流仿真電路所需模塊：?jiǎn)蜗嘟涣麟娫矗儔浩?，斷路器，直流源，示波器各模塊形狀及參數(shù)如下所示電源的參數(shù)的選擇變壓器等參數(shù)選擇

9、斷路器參數(shù)的選擇受控電流源示波器常量3、元件清單元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注S1電壓：230kv，頻率：50hz1單相電源T1D11-100/230(6)容量：100MVA，變比230/115,空載損耗：600W，短路損耗：1470W，空載電流：4%，阻抗電壓：4%1變壓器FU合閘時(shí)間0.02s1斷路器D1電流：1A1電流源 勵(lì)磁涌流波形五、調(diào)試優(yōu)化1單相電源的設(shè)置參數(shù)中特殊的阻抗使用短路級(jí)（special impedance using short -circuit leve）的設(shè)置系統(tǒng)默認(rèn)是選中，在進(jìn)行調(diào)試時(shí)，模塊一直報(bào)錯(cuò)，去掉該選項(xiàng)后系統(tǒng)才能正常調(diào)試。2合閘瞬間電壓電流同相時(shí)，勵(lì)磁電流很

10、大，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間電流恢復(fù)正常為正弦波六、仿真正確性驗(yàn)證 在0 s單相電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)斷路器合閘，此時(shí)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流由于角度設(shè)置在第一個(gè)周期內(nèi)與電壓同相出現(xiàn)單相中勵(lì)磁涌流的最大值；在穩(wěn)態(tài)時(shí)電流變化為正弦波電流與理論一致。七、結(jié)論與心得回顧起此課程設(shè)計(jì)，至今仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)

11、立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程中，一定要不懈努力，不能遇到問(wèn)題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對(duì)你的認(rèn)可！也對(duì)團(tuán)隊(duì)精神的進(jìn)行了考察，讓我們?cè)诤献髌饋?lái)更加默契，在成功后一起體會(huì)喜悅的心情。果然是團(tuán)結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來(lái)最終完美的結(jié)果。八、參考文獻(xiàn) 1 張保會(huì), 尹項(xiàng)根. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù) M . 北京: 中國(guó)電力出版社 2 萬(wàn)凱, 劉會(huì)金, 陳允平. 考慮鐵磁特性的