剖析空投變壓器和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)引起的電壓暫降

李紀(jì)凱 姜鈞 陳慧婷 秦海山

摘 要：在Matlab環(huán)境下，建立了空投變壓器和大容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的仿真模型。仿真結(jié)果表明，感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)引起的三相電壓暫降程度是相同的，電壓恢復(fù)較慢。而空投變壓器時(shí)，三相電壓暫降的程度與斷路器的合閘時(shí)刻有密切的關(guān)系，當(dāng)斷路器合閘的時(shí)刻與某相電壓過(guò)零的時(shí)刻接近時(shí)，則該相的勵(lì)磁涌流最大，該相電壓暫降的幅度最大，隨著勵(lì)磁涌流的衰減，電壓將恢復(fù)到正常值。

關(guān)鍵詞：電壓暫降;感應(yīng)電機(jī);變壓器空投

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

1 引言

本文將利用MATLAB軟件，對(duì)空投變壓器和大容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)引起的電壓暫降進(jìn)行仿真分析，以期找出其中的一些規(guī)律。

2 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)暫態(tài)過(guò)程分析

大容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)是引起電壓暫降的另一個(gè)重要的原因。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，將從電源汲取比正常工作時(shí)大得多的電流，其電流值為額定工作電流的5～6倍。在啟動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)轉(zhuǎn)速上升達(dá)到額定值的時(shí)間一般為幾秒到1min，而在這之前，電機(jī)電流一直維持較大值。感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，暫降電壓和系統(tǒng)的參數(shù)有很大的關(guān)系，

在Matlab中，建立感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的仿真模型如圖1所示。

在圖1所示的仿真模型中，電源設(shè)定為三相工頻對(duì)稱電壓，電壓有效值是10.5kV。T1變壓器的變比為10.5kV/121kV，高壓側(cè)繞組的電阻標(biāo)么值為0.02，漏感為0.08H，低壓側(cè)繞組的電阻和漏感同高壓側(cè)保持一致，110kV側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地;變壓器T2的變比為110kV/0.4kV，一次繞組的電阻為0.02，漏感為0.08H，變壓器T2高壓側(cè)繞組的電阻標(biāo)么值為0.02，漏感為0.08H，低壓側(cè)繞組的電阻和漏感同高壓側(cè)保持一致;RLC1、RLC2均為線路阻抗，RMS為有效值測(cè)量模塊，三相負(fù)荷均采用恒功率模型，通過(guò)改變?nèi)鄶嗦菲骺刂聘袘?yīng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間，電動(dòng)機(jī)的額定功率為100kW，額定電壓為400V;在0.22s時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。圖2為電壓和有效值仿真結(jié)果圖。

從仿真結(jié)果上可以看出，由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)引起的三相電壓暫降是平衡的，三相電壓暫降幅值相等，且暫降幅度不大，最低降到額定值的87%，經(jīng)過(guò)大約0.2s，電壓逐漸恢復(fù)到正常值。

3 空投變壓器的MATLAB仿真

利用MATLAB建立用于空投變壓器的仿真模型如圖3所示。

在圖3所示的仿真模型中，設(shè)定三相電壓源頻率為50Hz，三相電壓幅值均1.414*10.5kV，三相電壓對(duì)稱，且不存在諧波;變壓器T1一次繞組的電阻為0.002pu，漏感為0.08pu，二次繞組的電阻為0.002pu，漏感為0.08pu， 一次繞組的線電壓為10.5kV，二次繞組的線電壓為121kV;變壓器T2、T3 一、二次繞組的電阻均為0.002pu，漏感均為0.08pu，一次繞組的線電壓為110kV，二次繞組的線電壓為6.6kV，其中變壓器T3空載運(yùn)行，磁阻Rm用來(lái)等效變壓器鐵心的損耗，在鐵心損耗取2%時(shí)，則Rm（pu）=500。

改變斷路器的合閘時(shí)間，電壓暫降的幅度也會(huì)有一些變化，當(dāng)合閘時(shí)間為0.205秒時(shí)，對(duì)應(yīng)的仿真曲線如圖4所示。

從圖4可以看出，C相暫降幅度最大，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(jié)論

空投變壓器引起的電壓暫降進(jìn)行了建模仿真結(jié)果表明：在空投變壓器時(shí)，由于勵(lì)磁涌流的作用，使得高壓側(cè)三相電壓出現(xiàn)了不同程度的暫降;改變斷路器的合閘時(shí)間，三相電壓的暫降程度也會(huì)隨之改變，當(dāng)斷路器在某相電壓過(guò)零點(diǎn)附近合閘時(shí)，該相電壓暫降的幅度最大。

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