剖析空投变压器和感应电动机启动引起的电压暂降

李纪凯 姜钧 陈慧婷 秦海山

摘 要：在Matlab环境下，建立了空投变压器和大容量感应电动机启动的仿真模型。仿真结果表明，感应电机启动时引起的三相电压暂降程度是相同的，电压恢复较慢。而空投变压器时，三相电压暂降的程度与断路器的合闸时刻有密切的关系，当断路器合闸的时刻与某相电压过零的时刻接近时，则该相的励磁涌流最大，该相电压暂降的幅度最大，随着励磁涌流的衰减，电压将恢复到正常值。

关键词：电压暂降;感应电机;变压器空投

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.176

1 引言

本文将利用MATLAB软件，对空投变压器和大容量感应电动机启动引起的电压暂降进行仿真分析，以期找出其中的一些规律。

2 感应电动机启动暂态过程分析

大容量感应电动机的启动是引起电压暂降的另一个重要的原因。感应电动机启动时，将从电源汲取比正常工作时大得多的电流，其电流值为额定工作电流的5～6倍。在启动过程中，电机转速上升达到额定值的时间一般为几秒到1min，而在这之前，电机电流一直维持较大值。感应电机启动过程中，暂降电压和系统的参数有很大的关系，

在Matlab中，建立感应电动机启动的仿真模型如图1所示。

在图1所示的仿真模型中，电源设定为三相工频对称电压，电压有效值是10.5kV。T1变压器的变比为10.5kV/121kV，高压侧绕组的电阻标么值为0.02，漏感为0.08H，低压侧绕组的电阻和漏感同高压侧保持一致，110kV侧采用中性点直接接地;变压器T2的变比为110kV/0.4kV，一次绕组的电阻为0.02，漏感为0.08H，变压器T2高压侧绕组的电阻标么值为0.02，漏感为0.08H，低压侧绕组的电阻和漏感同高压侧保持一致;RLC1、RLC2均为线路阻抗，RMS为有效值测量模块，三相负荷均采用恒功率模型，通过改变三相断路器控制感应电动机的启动时间，电动机的额定功率为100kW，额定电压为400V;在0.22s时启动电动机。图2为电压和有效值仿真结果图。

从仿真结果上可以看出，由感应电动机启动引起的三相电压暂降是平衡的，三相电压暂降幅值相等，且暂降幅度不大，最低降到额定值的87%，经过大约0.2s，电压逐渐恢复到正常值。

3 空投变压器的MATLAB仿真

利用MATLAB建立用于空投变压器的仿真模型如图3所示。

在图3所示的仿真模型中，设定三相电压源频率为50Hz，三相电压幅值均1.414*10.5kV，三相电压对称，且不存在谐波;变压器T1一次绕组的电阻为0.002pu，漏感为0.08pu，二次绕组的电阻为0.002pu，漏感为0.08pu， 一次绕组的线电压为10.5kV，二次绕组的线电压为121kV;变压器T2、T3 一、二次绕组的电阻均为0.002pu，漏感均为0.08pu，一次绕组的线电压为110kV，二次绕组的线电压为6.6kV，其中变压器T3空载运行，磁阻Rm用来等效变压器铁心的损耗，在铁心损耗取2%时，则Rm（pu）=500。

改变断路器的合闸时间，电压暂降的幅度也会有一些变化，当合闸时间为0.205秒时，对应的仿真曲线如图4所示。

从图4可以看出，C相暂降幅度最大，最低降到46 kV;其次是B相，最低降到48kV;而A相只降到51kV。

4 結论

空投变压器引起的电压暂降进行了建模仿真结果表明：在空投变压器时，由于励磁涌流的作用，使得高压侧三相电压出现了不同程度的暂降;改变断路器的合闸时间，三相电压的暂降程度也会随之改变，当断路器在某相电压过零点附近合闸时，该相电压暂降的幅度最大。

参考文献：

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[2]郑彬，班连庚.合闸750 kV空载变压器引起的系统电压暂降现场实测与计算分析[J].电网技术，2012，36（09）：204-209.