剖析空投變壓器和感應電動機啟動引起的電壓暫降

李紀凱 姜鈞 陳慧婷 秦海山

摘 要：在Matlab環境下，建立了空投變壓器和大容量感應電動機啟動的仿真模型。仿真結果表明，感應電機啟動時引起的三相電壓暫降程度是相同的，電壓恢復較慢。而空投變壓器時，三相電壓暫降的程度與斷路器的合閘時刻有密切的關系，當斷路器合閘的時刻與某相電壓過零的時刻接近時，則該相的勵磁涌流最大，該相電壓暫降的幅度最大，隨著勵磁涌流的衰減，電壓將恢復到正常值。

關鍵詞：電壓暫降;感應電機;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，對空投變壓器和大容量感應電動機啟動引起的電壓暫降進行仿真分析，以期找出其中的一些規律。

2 感應電動機啟動暫態過程分析

大容量感應電動機的啟動是引起電壓暫降的另一個重要的原因。感應電動機啟動時，將從電源汲取比正常工作時大得多的電流，其電流值為額定工作電流的5～6倍。在啟動過程中，電機轉速上升達到額定值的時間一般為幾秒到1min，而在這之前，電機電流一直維持較大值。感應電機啟動過程中，暫降電壓和系統的參數有很大的關系，

在Matlab中，建立感應電動機啟動的仿真模型如圖1所示。

在圖1所示的仿真模型中，電源設定為三相工頻對稱電壓，電壓有效值是10.5kV。T1變壓器的變比為10.5kV/121kV，高壓側繞組的電阻標么值為0.02，漏感為0.08H，低壓側繞組的電阻和漏感同高壓側保持一致，110kV側采用中性點直接接地;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高壓側繞組的電阻標么值為0.02，漏感為0.08H，低壓側繞組的電阻和漏感同高壓側保持一致;RLC1、RLC2均為線路阻抗，RMS為有效值測量模塊，三相負荷均采用恒功率模型，通過改變三相斷路器控制感應電動機的啟動時間，電動機的額定功率為100kW，額定電壓為400V;在0.22s時啟動電動機。圖2為電壓和有效值仿真結果圖。

從仿真結果上可以看出，由感應電動機啟動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%，經過大約0.2s，電壓逐漸恢復到正常值。

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空載運行，磁阻Rm用來等效變壓器鐵心的損耗，在鐵心損耗取2%時，則Rm（pu）=500。

改變斷路器的合閘時間，電壓暫降的幅度也會有一些變化，當合閘時間為0.205秒時，對應的仿真曲線如圖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 結論

空投變壓器引起的電壓暫降進行了建模仿真結果表明：在空投變壓器時，由于勵磁涌流的作用，使得高壓側三相電壓出現了不同程度的暫降;改變斷路器的合閘時間，三相電壓的暫降程度也會隨之改變，當斷路器在某相電壓過零點附近合閘時，該相電壓暫降的幅度最大。

參考文獻：

[1]王效孟，周勇.檢測電壓暫降特征量的有效值算法 [J].低壓電器，2010（10）：48-51.

[2]鄭彬，班連庚.合閘750 kV空載變壓器引起的系統電壓暫降現場實測與計算分析[J].電網技術，2012，36（09）：204-209.