阻抗匹配平衡變壓器的仿真分析

張振麗

摘 要：文章以阻抗匹配平衡變壓器為研究對象，采用Matlab/Simulink軟件作為仿真平臺，搭建仿真模型，分析其電流不平衡度；分析負載在正常及短路狀態下，三相側的電流和二次側電壓和二次側電流的變化情況。

關鍵詞：阻抗匹配平衡變壓器；電流不平衡度；仿真分析

中圖分類號：TM41 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）23-0032-02

1 概述

我國電氣化鐵路由110kV及以上電壓等級的系統供電，該高壓系統屬于大電流接地系統，隨著高速、重載機車負荷的增加，要求牽引變壓器向高電壓、大容量發展[1]。在此基礎上，以阻抗匹配平衡變壓器為研究對象，采用Matlab/Simulink軟件作為仿真平臺，分析其電流不平衡度，負載在正常及短路狀態下，三相側電流和二次側電壓和二次側電流的變化情況。

2 阻抗匹配平衡變壓器的仿真模型

阻抗匹配平衡變壓器三相側構成Y型聯結，二次側在三角形接線中間一相的兩端，各增加一個外援支臂，其匝數為三角形繞組匝數的0.366倍，使兩支臂引出端與三角形的另一結點構成兩相輸出電壓，在相量上形成 的相位差，這樣就構成了三相變兩相的接線方式[2]。仿真模型如圖1所示[3]。

3 阻抗匹配平衡變壓器的仿真分析

3.1負載正常時的情況

當平衡變壓器二次側α相和β相分別接入對稱負載時，三相側的電流是對稱的，即幅值相等且相位相差120°；二次側α相和β相的電壓和電流平衡，即幅值相等且相位相差90°[5]。仿真結果如圖3所示。

3.2負載短路時的情況

當平衡變壓器二次側α相接入的負載短路，β相接入的負載正常時，三相側電流不對稱，即幅值不相等相位相差不為120°；二次側α相的電壓為零電流很小，β相的電壓電流正常。仿真結果如圖4所示。

4 結論

（1）在負載正常時，三相側電流對稱，即幅值相等相位相差120°，電流不平衡度為零，沒有負序電流，二次側電壓電流平衡，即幅值相等相位相差90°；在負載發生短路時，三相側電流含有大量的負序電流，是不對稱的，電流不平衡度不為零，二次側電壓電流不平衡。但不論哪種情況，都不存在零序電流。

（2）阻抗匹配變壓器高壓側三相電流具有良好的對稱性，減小了負序電流對電力系統的影響，提高了系統電能的質量。