变压器的参数和数学
模型
第二节变压器的参数和数学模型
?双绕组变压器的参数和数学模型
?三绕组变压器的参数和数学模型
?自耦变压器的参数和数学模型
一.双绕组变压器的参数和数学模型
?阻抗
?电阻
变压器的电阻是通过变压器的短路损耗，其近似等于额定总铜耗。
我们通过如下公式来求解变压器电阻：
（MVA）
Rt—电阻（欧）
?电抗
在电力系统计算中认为，大容量变压器的电抗和阻抗在数值上接近相等，可近似如下求解：
Sn —额定容量
Xt —电抗
?
导纳
?电导 变压器电导对应的是变压器的铁耗，近似等于变压器的空载损耗，因此变压器的电导可如下求解：
?电纳
在变压器中，流经电纳的电流和空载电流在数值上接近相等，其求解如下：
二.三绕组变压器的参数和数学模型
?按三个绕组容量比的不同有三种不同的类型：
100/100/100、100/50/100、100/100/50
?按三个绕组排列方式的不同有两种不同的结构：
升压结构：中压内，低压中，高压外
降压结构：低压内，中压中，高压外
?电阻
由于容量的不同，对所提供的短路损耗要做些处理
?
然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻
?对于100/50/100或100/100/50
首先，将含有不同容量绕组的短路损耗数据归算为额 定电流下的值。
例如：对于100/50/100
然后，按照100/100/100计算电阻的公式计算各绕组电阻。 2. 电抗
?根据变压器排列不同，对所提供的短路电压做些处理：
然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电抗
一般来说，所提供的短路电压百分比都是经过归算的
三.自耦变压器的参数和数学模型
就端点条件而言，自耦变压器可完全等值于普通变压器，但由于三绕组自耦变压器第三绕组的容量总小于变压器的额定容量，因此需要进行归算。
?对于旧标准：
?对于新标准，也是按最大短路损耗和经过归算的短路电压百分比值进行计算。
第二章 电力系统各元件的特性和数学模型
一．电力线路的参数和数学模型
二．负荷的参数和数学模型
第三节电力线路的参数和数学模型
?电力线路结构简述
电力线路按结构可分为
架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等
电缆：导线、绝缘层、保护层等
架空线路的导线和避雷线
导线：主要由铝、钢、铜等材料制成
避雷线：一般用钢线
1. 架空线路的导线和避雷线
?认识架空线路的标号
×××××—×/×
钢线部分额定截面积
主要载流部分额定截面积
J 表示加强型，Q表示轻型
J 表示多股线
表示材料，其中：L表示铝、
G表示钢、T表示铜、HL表示铝合金
例如：LGJ—400/50表示载流额定截面积为400、钢线额定截面积为50的普通钢芯铝线。
?为增加架空线路的性能而采取的措施
目的：减少电晕损耗或线路电抗。
?多股线：其安排的规律为：中心一股芯线，由内到外，第一层为6股，第二层为12股，第三层为18股，以此类推
?扩径导线：人为扩大导线直径，但不增加载流部分截面积。不同之处在于支撑层仅有6股，起支撑作用。
?分裂导线：又称复导线，其将每相导线分成若干根，相互间保持一定的距离。但会增加线路电容。
2. 架空线路的绝缘子
架空线路使用的绝缘子分为：针式（35KV 以下线路）和悬式（35KV 及以上线路）
通常可根据绝缘子串上绝缘子的片数来判断线路电压等级，一般一个绝缘子承担1万V 左右的电压。
3. 架空线路的换位问题
目的在于减少三相参数不平衡
整换位循环：指一定长度内有两次换位而三相导线都分别处于三个不同位置，完成一次完整的循环。
换位方式分为：滚式换位和换位杆塔换位
? 电力线路的阻抗
?有色金属导线架空线路的电阻
有色金属导线指铝线、钢芯铝线和铜线
每相单位长度的电阻：
s r /1ρ=
其中： 铝的电阻率为31.5
铜的电阻率为18.8
考虑温度的影响则：
[])20(120-+=t r r t α
2.有色金属导线三相架空线路的电抗 最常用的电抗计算公式：
其中：1g —对数（高等数学）
41105.0lg 6.42-???? ??+=r m r D f x μπ
变压器行业10kV级S9、S11、S13系列变压器损耗参数对照表 S13-M型全密封电力变压器主要技术参数
负载损耗：即可变损失。与通过的电流的平方成正比。负载损耗是额定电流下与参考温度下的负载损耗。展开些说，所谓额定电流是指一次侧分接位置必须是主分接，不能是其它分接的额定电流。对参考温度而言，要看变压器的绝缘材料的耐热等级。对油浸式变压器而言，不论是自冷、风冷或强油风冷，都有是A级绝缘材料，其参考温度是根据传统概念加以规定的，都是75℃。 1 变压器损耗大致为两项：铁损和线损。其中铁损主要为变压器铁芯在工作时的磁滞损耗所造成的，其大小与电压相关较大，变压器空载还是带负载对于铁损影响不大； 2 负载电流流过变压器线圈，由于线圈本身的电阻，将有一部分功率损耗在线圈中，这部分损耗为“线损”，电流越大，损耗越大，所以负荷越大，线损也越大； 3 空载时，只有励磁电流流过变压器，所以线损很小； 4 上述“铁损”和“线损”之和就是变压器的大部分损耗，负载时的线损与铁损之和就是变压器的负载损耗，而空载损耗意义也是如此。 相关知识：1）推广使用低损耗变压器 （1）铁芯损耗的控制 变压器损耗中的空载损耗，即铁损，主要发生在变压器铁芯叠片内，主要是因交变的磁力线通过铁芯产生磁滞及涡流而带来的损耗。 最早用于变压器铁芯的材料是易于磁化和退磁的软熟铁，为了克服磁回路中由周期性磁化所产生的磁阻损失和铁芯由于受交变磁通切割而产生的涡流，变压器铁芯是由铁线束制成，而不是由整块铁构成。 1900年左右，经研究发现在铁中加入少量的硅或铝可大大降低磁路损耗，增大导磁率，且使电阻率增大，涡流损耗降低。经多次改进，用0．35mm厚的硅钢片来代替铁线制作变压器铁芯。 1903来世界各国都在积极研究生产节能材料，变压器的铁芯材料已发展到现在最新的节能材料——非晶态磁性材料如2605S2，非晶合金铁芯变压器便应运而生。使用2605S2制作的变压器，其铁损仅为硅钢变压器的1/5，铁损大幅度降低。 （2）变压器系列的节能效果 上述非晶合金铁芯变压器，具有低噪音、低损耗等特点，其空载损耗仅为常规产品的1/5，且全密封免维护，运行费用极低。 我国S7系列变压器是1980年后推出的变压器，其效率较SJ、SJL、SL、SL1系列的变压器高，其负载损耗也较高。 80年代中期又设计生产出S9系列变压器，其价格较S7系列平均高出20%，空载损耗较S7系列平均降低8%，负载损耗平均降低24%，并且国家已明令在1998年底前淘汰S7、SL7系列，推广应用S9系列。 S11是推广应用的低损耗变压器。S11型变压器卷铁心改变了传统的叠片式铁心结构。硅钢片连续卷制，铁心无接缝，大大减少了磁阻，空载电流减少了60～80，提高了功率因数，降低了电网线损，改善了电网的供电品质。连续卷绕充分利用了硅钢片的取向性，空载损耗降低20～35。运行时的噪音水平降低到30～45dB，保护了环境。 非晶合金铁心的S11系列配电变压器系列的空载损耗较S9系列降低75%左右，但其价格仅比S9系列平均高出30%，其负载损耗与S9系列变压器相等。
2电力系统元件的运行特性和数学模型 2－1隐极式发电机的运行限额和数学模型 1.发电机的运行额限 发电机的运行总受一定条件，如绕组温升、励磁绕组温升、原动机功率等的约束。这些约束条件决定了发电机组发出的有功、无功功率有一定的限额。 （1）定子绕组温升约束。定子绕组温升取决于定子绕组电流，也就是取决于发 电机的视在功率。当发电机在额定电压下运行时，这一约束条件就体现为其运 行点不得越出以O为圆心，以BO为半径所作的圆弧S。 （2）励磁绕组温升约束。励磁绕组温升取决于励磁绕组电流，也就是取决于发 电机的空载电势。这一约束条件体现为发电机的空载电势不得大于其额定值 E Qn,也就是其运行点不得越出以O’为圆心、O’B 为半径所作的圆弧F。 （3）原动机功率约束。原动机的额定功率往往就等于它所配套的发电机的额定 有功功率。因此，这一约束条件就体现为经B点所作与横轴平行的直线的直线 图2－5运行极限图 BC 。 （4）其它约束。其它约束出现在发电机以超前功率因数运行的场合。它们有定 子端部温升、并列运行稳定性等的约束。其中，定子端部温升的约束往往最为 苛刻，从而这一约束条件通常都需要通过试验确定，并在发电机的运行规范中 给出，图2－5中虚线T只是一种示意，它通常在发电机运行规范书中规定。 归纳以上分析可见，隐极式发电机的运行极限就体现为图2－5中曲线OA、AB、BC 和虚线T所包围的面积。 发电机的电抗和等值电路： 2－2变压器的参数和数学模型 一、双绕组变压器的参数和数学模型 变压器做短路实验和空载实验测得短路损耗、短路电压、空载损耗、空载电流可以用来求变压器参数。 1．电阻 由于短路试验时，一次侧外加的电压是很低的，只是在变压器漏阻抗上的压降，所以铁芯中的主磁通也十分小，完全可以忽略励磁电流，铁芯中的损耗也可以忽略，由于变压
3.2.2.5 武钢冷轧新脱脂机组项目 10kV干式变压器 招标技术附件 二0一一年三月
目录 1 概述及通用说明 2 技术资格 3 技术规格 4 供货范围 5 设计、制造、检验标准 6 资料交付 7 设备监制及验收 8 设备制造进度和保证措施 9 功能指标、保证值和考核方法 10 技术服务
1．概述及通用说明 本招标技术附件涉及武钢冷轧新脱脂机组配套用SCB10-10和ZSCB10-10系列环氧树脂浇注干式电力变压器和整流变压器。其各项性能指标均应符合GB、IEC、DIN、ZBK等最新标准。 该产品应具有下述特点： ●阻燃能力强，不会污染环境。 ●防腐、防潮性好，可在100％湿度下正常运行，定运后不需处理即可再 次进网运行。 ●局部放电量小于8Pc（对SCB8），SCB10应好于此值。 ●空载损耗比国际ZBK41003技术条件组I所规定的数值下降10％（对 SCB8）以上，SCB10应好于此值，散热性能好，过载能力强，强迫风冷 时可使额定容量提高50％。 ●低压采用铜箔绕组，匝间电容增大，安匝分布平衡，抗短路、耐雷电冲 击性好。 ●高压绕组须在真空状态下进行浇注，浇注后线圈无气泡，不会因温度骤 变导致线圈开裂，机械强度高。 ●体积小，质量轻，安装方便，经济性能好。 SCB10-10和ZSCB10-10系列环氧树脂浇注干式电力变压器和整流变压器应好于上述性能指标。 所有干式变压器采用F级绝缘，一次、二次均采用电缆进/出线，采用标准的附件和安装材料，制造和试验按照GB和IEC标准，（若有标准不一致时，取高值）。要求损耗小，过载能力强，环保性能好，具有防潮和抗环境温度突变的能力，运行可靠，维护方便。 2．技术资格 2.1卖方应具有生产干式变压器设备的经验和能力。 2.2卖方应提交其过去参加和已建厂的厂名、厂址、性能指标，包括可靠性 和可用性的数据，以及其提供设备实际所具有的特性指标和保证数值的证书，并具有切实可行的质量体系及管理制度。 2.3卖方应提供所投标设备的生产（制造）的许可证。
电力变压器主要技术参数 变压器在规定的使用环境和运行条件下，主要技术数据一般都都标注在变压器的铭牌上。主要包括：额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据（阻抗电压、空载电流、空载损耗和负载损耗）和总重。 A、额定容量（kVA）：额定电压.额定电流下连续运行时,能输送的容量。 B、额定电压（kV）：变压器长时间运行时所能承受的工作电压.为适应电网电压变化的需要, 变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压. C、额定电流(A):变压器在额定容量下,允许长期通过的电流. D、空载损耗（kW）: 当以额定频率的额定电压施加在一个绕组的端子上，其余绕组开路时 所吸取的有功功率。与铁心硅钢片性能及制造工艺、和施加的电压有关. E、空载电流（%）: 当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流.一般以额 定电流的百分数表示. F、负载损耗（kW）: 把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流, 此时变压器所消耗的功率. G、阻抗电压（%）：把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路 电流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压.一般以额定电压的百分数表示. H、相数和频率：三相开头以S表示，单相开头以D表示。中国国家标准频率f为50Hz。国 外有60Hz的国家（如美国）。 I、温升与冷却：变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升.油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。冷却方式也有多种：油浸自冷、 强迫风冷，水冷，管式、片式等。 J、绝缘水平：有绝缘等级标准。绝缘水平的表示方法举例如下：高压额定电压为35kV级，低压额定电压为10kV级的变压器绝缘水平表示为 LI200AC85/LI75AC35，其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV，工频耐受电压为85kV，低压雷电冲击耐受电压为75kV，工频耐受电压为35kV.奥克斯高科技有限公司目前的油浸变压器产品的绝缘水平为
第二章自动控制系统的数学模型 教学目的： （1）建立动态模拟的概念，能编写系统的微分方程。 （2）掌握传递函数的概念及求法。 （3）通过本课学习掌握电路或系统动态结构图的求法，并能应用各环节的传递函数，求系统的动态结构图。 （4）通过本课学习掌握电路或自动控制系统动态结构图的求法，并对系统结构图进行变换。 （5）掌握信号流图的概念，会用梅逊公式求系统闭环传递函数。 （6）通过本次课学习，使学生加深对以前所学的知识的理解，培养学生分析问题的能力 教学要求： （1）正确理解数学模型的特点； （2）了解动态微分方程建立的一般步骤和方法； （3）牢固掌握传递函数的定义和性质，掌握典型环节及传递函数； （4）掌握系统结构图的建立、等效变换及其系统开环、闭环传递函数的求取，并对重要的传递函数如：控制输入下的闭环传递函数、扰动输入 下的闭环传递函数、误差传递函数，能够熟练的掌握； （5）掌握运用梅逊公式求闭环传递函数的方法； （6）掌握结构图和信号流图的定义和组成方法，熟练掌握等效变换代数法则，简化图形结构，掌握从其它不同形式的数学模型求取系统传递函 数的方法。 教学重点： 有源网络和无源网络微分方程的编写；有源网络和无源网络求传递函数；传递函数的概念及求法；由各环节的传递函数，求系统的动态结构图；由各环节的传递函数对系统的动态结构图进行变换；梅逊增益公式的应用。 教学难点：举典型例题说明微分方程建立的方法；求高阶系统响应；求复杂系统的动态结构图；对复杂系统的动态结构图进行变换；求第K条前向通道特记式 的余子式 。 k 教学方法：讲授 本章学时：10学时 主要内容： 2.0 引言 2.1 动态微分方程的建立 2.2 线性系统的传递函数 2.3 典型环节及其传递函数 2.4系统的结构图 2.5 信号流图及梅逊公式
实验一 控制系统的数学模型 一 实验目的 1、学习用MATLAB 创建各种控制系统模型。 2、掌握传递函数模型、零-极点增益模型以及连续系统模型与离散系统模型之间的转化，模型的简化。 二 相关理论 1传递函数描述 (1)连续系统的传递函数模型 连续系统的传递函数如下： ? 对线性定常系统，式中s 的系数均为常数，且a1不等于零，这时系统在MATLAB 中 可以方便地由分子和分母系数构成的两个向量唯一地确定出来，这两个向量分别用num 和den 表示。 num=[b1,b2,…,bm,bm+1] den=[a1,a2,…,an,an+1] 注意：它们都是按s 的降幂进行排列的。 tf （）函数可以表示传递函数模型：G=tf(num, den) 举例： num=[12,24,0,20];den=[2 4 6 2 2]; G=tf(num, den) (2)零极点增益模型 ? 零极点模型实际上是传递函数模型的另一种表现形式，其原理是分别对原系统传递 函数的分子、分母进行分解因式处理，以获得系统的零点和极点的表示形式。 K 为系统增益，zi 为零点，pj 为极点 在MATLAB 中零极点增益模型用[z,p,K]矢量组表示。即： z=[z1,z2,…,zm] p=[p1,p2,...,pn] K=[k] zpk （）函数可以表示零极点增益模型：G=zpk(z,p,k) (3)部分分式展开 ? 控制系统常用到并联系统，这时就要对系统函数进行分解，使其表现为一些基本控 制单元的和的形式。 ? 函数[r,p,k]=residue(b,a)对两个多项式的比进行部分展开，以及把传函分解为微 分单元的形式。 ? 向量b 和a 是按s 的降幂排列的多项式系数。部分分式展开后，余数返回到向量r ， 极点返回到列向量p ，常数项返回到k 。 ? [b,a]=residue(r,p,k)可以将部分分式转化为多项式比p(s)/q(s)。 11 211121......)()()(+-+-++++++++==n n n n m n m m a s a s a s a b s b s b s b s R s C s G ))...()(())...()(()(2121n m p s p s p s z s z s z s K s G ------=22642202412)(23423++++++=s s s s s s s G
.-电力变压器的参数与数学模型
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电力变压器的参数与数学模型 2.3.1理想变压器 对于理想变压器，假定： 绕组电阻为零；因此绕组损耗I2R为零。铁心磁导率是无穷大，所以铁心磁阻为零。不计漏磁通；即整个磁通为铁心和一次侧绕组、二次侧绕组相交链的磁通。不计铁心损耗。 图2-20双绕组变压器内部结构图2-21 双绕组变压器示意图从安培和法拉第定律知: （2-46） 磁场强度矢量Hc 为 （2-47） 其中，磁场强度、磁感应强度和磁通量的关系为 由于理想变压器铁心磁导率为无限大，则磁阻R c近似为零。 （2-48） 上式可写为： 图2-21为双绕组变压器的示意图。 （2-49） 或者 图2-21中的标记点表示电压E1和E2，在标记点侧是＋极，为同相。如果图2-21中的其中一个电压极性反向，那么E1与E2相位相差180o。 匝数比k定义如下：
理想单相双绕组变压器的基本关系为 （2-50） （2-51） 由推导可得两个关于复功率和阻抗的关系如下。图2-21中流进一次侧绕组的复功率为 （2-52） 代入（2-50）和（2-51） （2-53） 可见，流进一次侧绕组的复功率S1与流出二次侧绕组的复功率S2相等。即理想变压器没有有功和无功损耗。 如果阻抗Z2与图2-21中理想变压器的二次侧绕组相连，那么 （2-54） 这个阻抗，当折算到一次侧时，为 （2-55） 因此，与二次侧绕组相连的阻抗Z2折算到一次侧，需将Z2乘以匝数比的平方k2。 2.3.2实际双绕组变压器 1.简化条件 实际单相双绕组变压器，与理想变压器的区别如下： 计及绕组电阻；铁心磁导率为有限值；磁通不完全由铁心构成；计及铁心有功和无功损耗。 图2-22实际单相双绕组变压器的等效电路图 电阻串联于图中一次侧绕组，用于计及该绕组损耗I2R。电抗为一次绕组的漏电抗，串联于一次绕组用于计及一次绕组的漏磁通。这个漏磁通是仅与一次绕组交链的磁通的组成部分，它引起电压降落，对应且超前。漏电抗引起无功损耗。类似的，二次绕组中串联了电阻和电抗。 由于变压器铁心磁导率为有限值，式（2-48）中磁阻为非零。除以，化简后得到，
2.3-电力变压器的参数与数学模型
电力变压器的参数与数学模型 2.3.1理想变压器 对于理想变压器，假定： 绕组电阻为零；因此绕组损耗I2R为零。铁心磁导率是无穷大，所以铁心磁阻为零。不计漏磁通；即整个磁通为铁心和一次侧绕组、二次侧绕组相交链的磁通。不计铁心损耗。 图2-20双绕组变压器内部结构图2-21 双绕组变压器示意图从安培和法拉第定律知: （2-46） 磁场强度矢量Hc 为 （2-47） 其中，磁场强度、磁感应强度和磁通量的关系为 由于理想变压器铁心磁导率为无限大，则磁阻R c近似为零。 （2-48） 上式可写为： 图2-21为双绕组变压器的示意图。 （2-49） 或者 图2-21中的标记点表示电压E1和E2，在标记点侧是＋极，为同相。如果图2-21中的其中一个电压极性反向，那么E1与E2相位相差180o。 匝数比k定义如下：
理想单相双绕组变压器的基本关系为 （2-50） （2-51） 由推导可得两个关于复功率和阻抗的关系如下。图2-21中流进一次侧绕组的复功率为 （2-52） 代入（2-50）和（2-51） （2-53） 可见，流进一次侧绕组的复功率S1与流出二次侧绕组的复功率S2相等。即理想变压器没有有功和无功损耗。 如果阻抗Z2与图2-21中理想变压器的二次侧绕组相连，那么 （2-54） 这个阻抗，当折算到一次侧时，为 （2-55） 因此，与二次侧绕组相连的阻抗Z2折算到一次侧，需将Z2乘以匝数比的平方k2。 2.3.2实际双绕组变压器 1.简化条件 实际单相双绕组变压器，与理想变压器的区别如下： 计及绕组电阻；铁心磁导率为有限值；磁通不完全由铁心构成；计及铁心有功和无功损耗。 图2-22实际单相双绕组变压器的等效电路图 电阻串联于图中一次侧绕组，用于计及该绕组损耗I2R。电抗为一次绕组的漏电抗，串联于一次绕组用于计及一次绕组的漏磁通。这个漏磁通是仅与一次绕组交链的磁通的组成部分，它引起电压降落，对应且超前。漏电抗引起无功损耗。类似的，二次绕组中串联了电阻和电抗。 由于变压器铁心磁导率为有限值，式（2-48）中磁阻为非零。除以，化简后得到，
电力变压器技术参数详解 变压器在规定的使用环境和运行条件下，主要技术数据一般都都标注在变压器的铭牌上。主要包括：额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据（阻抗电压、空载电流、空载损耗和负载损耗）和总重。 A、额定容量（kVA）：额定电压.额定电流下连续运行时,能输送的容量。 B、额定电压（kV）：变压器长时间运行时所能承受的工作电压.为适应电网电压变化的需要,变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压. C、额定电流(A):变压器在额定容量下,允许长期通过的电流. D、空载损耗（kW）: 当以额定频率的额定电压施加在一个绕组的端子上，其余绕组开路时所吸取的有功功率。与铁心硅钢片性能及制造工艺、和施加的电压有关. E、空载电流（%）: 当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流.一般以额定电流的百分数表示. F、负载损耗（kW）: 把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流,此时变压器所消耗的功率. G、阻抗电压（%）：把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路电流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压.一般以额定电压的百分数表示. H、相数和频率：三相开头以S表示，单相开头以D表示。中国国家标准频率f为50Hz。国外有60Hz的国家（如美国）。 I、温升与冷却：变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升.油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。冷却方式也有多种：油浸自冷、强迫风冷，水冷，管式、片式等。 J、绝缘水平：有绝缘等级标准。绝缘水平的表示方法举例如下：高压额定电压为35kV级，低压额定电压为10kV级的变压器绝缘水平表示为 LI200AC85/LI75AC35，其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV，工频耐受电压为85kV，低压雷电冲击耐受电压为75kV，工频耐受电压为35kV.奥克斯高科技有限公司目前的油浸变压器产品的绝缘水平为
扬州大学 专业软件应用综合设计报告 水能学院13级电气专业题目变压器综合仿真设计二 学生某某某学号131504207指导教师张建华 2015年12月30日
目录 一、设计题目 (2) 二、正文 (2) 1、引言 (2) 2、设计依据及框图 (3) 2.1 设计平台 (3) 2.2 设计思想 (4) 2.3 设计结构框图或流程图 (6) 2.4各模块功能简介 (6) 3、软件调试分析 (10) 4、结语 (23) 5、参考文献 (25) 6、致谢 (25) .
变压器综合仿真设计二 摘要：随着变压器技术的进步，传统仿真已经受到了很大的限制。并且当下要推动变压器技术的发展，已经不能再依靠传统仿真。因此，对于变压器的计算机仿真技术势在必行。 本为通过MATLAB软件，对变压器的运行特性进行了仿真。主要仿真的内容包括：变压器磁路电流畸变以及变压器负载运行特性曲线研究。仿真所用到的方法为数值计算方法，通过插值的方法实现了对曲线的拟合。仿真时，结合实际情况可输入不同参数便于研究。文中给出了各种运行特性的仿真结果图，并且结合理论对其做了简单的分析，验证了仿真方法的准确性和可行性。 关键字：变压器；MATLAB仿真分析；曲线拟合 1 引言 设随着科学技术进步，电工电子新技术的不断发展，新型电气备不断涌现，人们使用电的频率越来越高，人与电的关系也日益紧密，对于电性能和电气产品的了解，已成为人们必需的生活常识。 变压器是一种静止的电气设备，它是利用电磁感应原理把一种电压的交流电能转变成同频率的另一种电压的交流电能，以满足不同负载的需要。在电力系统中，变压器是一个重要的电气设备，它对电能的经济传输，灵活分配和安全使用具有重要的作用，此外，也使人们能够方便地解决输电和用电这一矛盾。由于计算机仿真技术的出现，传统的物理仿真系统逐渐的被计算机仿真系统代替。计算机仿真系统所具有的效率高、精度高、重复性和通用性好、容易改变仿真参数等优点，还可以实现物理仿真无法实现的有危险性的或者是成本昂贵的仿真。在我国电力行业发展迅速的今天，变压器的仿真技术不能够再依托于传统的物理仿真系统，而是需要能够采用能够促进变压器技术发展的仿真技术。 对变压器特性的仿真涉及到很多方面，比如变压器空载励磁电流在饱和和磁滞影响时的特性、变压器磁滞回环在不同电压等级下的数据仿真、变压器空载合闸时的过电流现象、变压器在突发短路时的过电流现象，还有基本的比如效率特性、外特性、短路试验、空载试验等。 在学习完本课程后，运用MATLAB相关仿真技术对变压器进行仿真研究，本文的仿真主要以变压器磁路电流畸变以及变压器负载运行特性曲线为主要研究对象，通过结合实际进行曲线拟合、波形分析，得出相应结论。
电力变压器的参数与数学模型 2.3.1理想变压器 对于理想变压器，假定： 绕组电阻为零；因此绕组损耗I2R为零。铁心磁导率是无穷大，所以铁心磁阻为零。不计漏磁通；即整个磁通为铁心和一次侧绕组、二次侧绕组相交链的磁通。不计铁心损耗。 图2-20双绕组变压器内部结构图2-21 双绕组变压器示意图从安培和法拉第定律知: （2-46） 磁场强度矢量Hc 为 （2-47） 其中，磁场强度、磁感应强度和磁通量的关系为 由于理想变压器铁心磁导率为无限大，则磁阻R c近似为零。 （2-48） 上式可写为： 图2-21为双绕组变压器的示意图。 （2-49） 或者 图2-21中的标记点表示电压E1和E2，在标记点侧是＋极，为同相。如果图2-21中的其中一个电压极性反向，那么E1与E2相位相差180o。 匝数比k定义如下：
理想单相双绕组变压器的基本关系为 （2-50） （2-51） 由推导可得两个关于复功率和阻抗的关系如下。图2-21中流进一次侧绕组的复功率为 （2-52） 代入（2-50）和（2-51） （2-53） 可见，流进一次侧绕组的复功率S1与流出二次侧绕组的复功率S2相等。即理想变压器没有有功和无功损耗。 如果阻抗Z2与图2-21中理想变压器的二次侧绕组相连，那么 （2-54） 这个阻抗，当折算到一次侧时，为 （2-55） 因此，与二次侧绕组相连的阻抗Z2折算到一次侧，需将Z2乘以匝数比的平方k2。 2.3.2实际双绕组变压器 1.简化条件 实际单相双绕组变压器，与理想变压器的区别如下： 计及绕组电阻；铁心磁导率为有限值；磁通不完全由铁心构成；计及铁心有功和无功损耗。 图2-22实际单相双绕组变压器的等效电路图 电阻串联于图中一次侧绕组，用于计及该绕组损耗I2R。电抗为一次绕组的漏电抗，串联于一次绕组用于计及一次绕组的漏磁通。这个漏磁通是仅与一次绕组交链的磁通的组成部分，它引起电压降落 ，对应且超前。漏电抗引起无功损耗。类似的，二次绕组中串联了电阻和电抗。 由于变压器铁心磁导率为有限值，式（2-48）中磁阻为非零。除以，化简后得到，
第二章控制系统的数学模型 控制系统的数学模型 本章主要内容： 引言 微分方程模型 传递函数模型 脉冲响应模型 方框图模型 信号流图模型 频域特性模型 数学模型的实验测定方法（辨识） 2.0 引言 主要解决的问题： 什么是数学模型 为什么要建立系统的数学模型 对系统数学模型的基本要求 2.0.1 什么是数学模型 控制系统的数学模型是描述系统内部各物理量（或变量）之间关系的数学表达式或图形表达式或数字表达式。 亦：描述能系统性能的数学表达式（或数字、图像表达式） 控制系统的数学模型按系统运动特性分为：静态模型
动态模型 静态模型：在稳态时（系统达到一平衡状态）描述系统各变量间关系的数学模型。 动态模型：在动态过程中描述系统各变量间关系的数学模型。 关系：静态模型是t时系统的动态模型。 控制系统的数学模型可以有多种形式，建立系统数学模型的方法可以不同，不同的模型形式适用于不同的分析方法。 2.0.2 为什么要建立控制系统的数学模型 控制系统的数学模型是由具体的物理问题、工程问题从定性的认识上升到定量的精确认识的关键！（这一点非常重要，数学的意义就在于此） 一方面，数学自身的理论是严密精确和较完善的，在工程问题的分析和设计中总是希望借助于这些成熟的理论。事实上凡是与数学关系密切的学科发展也是快的，因为它有严谨和完整的理论支持；另一方面，数学本身也只有给它提供实际应用的场合，它才具有生命力。“1”本身是没有意义的，只有给它赋予了单位（物理单位）才有意义。 建立系统数学模型的方法很多，主要有两类： 机理建模白箱实验建模（数据建模）黑箱或灰箱 系统辨识 2.0.3 对系统数学模型的基本要求 亦：什么样的数学表达式能用于一个工程系统的描述。 理论上，没有一个数学表达式能够准确（绝对准确）地描述一个系统，因为，理论上任何一个系统都是非线性的、时变的和分布参数的，都存在随机因素，系统越复杂，情况也越复杂。 而实际工程中，为了简化问题，常常对一些对系统运动过程影响不大的因素忽略，抓住主要问题进行建模，进行定量分析，也就是说建立系统的数学模型应该在模型的准确度和复杂度上进行折中的考虑。因此在具体的系统建模时往往考虑以下因素：
2电力系统元件的运行特性和数学模 型 2－1隐极式发电机的运行限额和数学模型 1. 发电机的运行额限 发电机的运行总受一定条件，如绕组温升、励磁绕组温升、原动机功率等的约束。这些约束条件决定了发电机组发出的有功、无功功率有一定的限额。 （1） 定子绕组温升约束。定子绕组温升取决于定子绕组电流，也就是取 决于发电机的视在功率。当发电机在额定电压下运行时，这一约束 条件就体现为其运行点不得越出以 O 为圆心，以BO 为半径所作的圆弧S 。 （2） 励磁绕组温升约束。励磁绕组温升取决于励磁绕组电流，也就是取 决于发电机的空载电势。这一约束条件体现为发电机的空载电势不得大于其额定值E Qn ,也就是其运行点不得越出以O ’为圆心、O ’B 为半径所作的圆弧F 。 （3） 原动机功率约束。原动机的额定功率往往就等于它所配套的发电机 的额定有功功率。因此，这一约束条件就体现为经B 点所作与横轴平行的直线的直线 BC 。 （4） 其它约束。其它约束出现在发电机以超前功率因数运行的场合。它 们有定子端部温升、并列运行稳定性等的约束。其中，定子端部温升的约束往往最为苛刻，从而这一约束条件通常都需要通过试验确定，并在发电机的运行规范中给出，图2－5中虚线T 只是一种示意，它通常在发电机运行规范书中规定。 归纳以上分析可见，隐极式发电机的运行极限就体现为图2－5中曲线OA 、AB 、BC 和虚线T 所包围的面积。 发电机的电抗和等值电路： 2－2变压器的参数和数学模型 一、 双绕组变压器的参数和数学模型 变压器做短路实验和空载实验测得短路损耗、短路电压、空载损耗、空载电流可以用来求变压器参数。 F P O C Q B S A O 图2－5运行极限图
油浸式电力变压器 技术参数和要求 GB/T 6451--2008 1范围 本标准规定了额定容量为30 kVA及以上，电压等级为6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV和500 kV三相及500 kV单相油浸式电力变压器的性能参数，技术要求，测试项目及标志、起吊、安装、运输和贮存。 本标准适用于电压等级为6 kV,--500 kV、额定容量为30 kVA及以上、额定频率为50 Hz的油浸式电力变压器． 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 1094.1 电力变压器第1部分：总则(GB 1094.1--1996，eqv IEC 60076-1:1993) GB 1094.2 电力变压器第2部分：温升(GB 1094.2--1996，eqv IEC 60076-2,1993) GB 1094.3电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙(GB 1094.3--2003，IEC 60076-3:2000,MOD) GB 1094.5 电力变压器第5部分：承受短路的能力(GB 1094. 5--2003,IEC 60076-5:2000,MOD) GB/T 2900.15--1997 电工术语变压器、互感器、调压器和电抗器(neq IEC50(421)：1990；IEC50(321),1986) GB/T 15164油浸式电力变压器负载导则(GB/T 15164--1994，idt IEC 60354:1991) JB/T 10088--2004 6 kV—-500 kV级电力变压器声级 3术语和定义 GB 1094.1和GB/T2900.15中确立的术语和定义适用于本标准． 4 6kV、10 kV电压等级 4.1性能参数 4.1.1额定容量、电压组合、分接范围、联结组标号、空载损耗、负载损耗、空载电流及短
概述 (1) 1课程设计任务与要求 (2) 2异步电动机动态数学模型 (3) 2.1三相异步电动机的多变量非线性数学模型 (4) 2.2 坐标变换 (6) 2.2.1坐标变换的基本思路 (6) 2.2.2三相-两相变换（3/2变换） (6) 2.2.3 静止两相-旋转正交变换（2s/2r变换） (8) 2.3状态方程 (9) 3模型实现 (11) 3.1AC Motor模块 (11) 3.2坐标变换模块 (12) 3.3仿真原理图 (15) 4仿真结果及分析 (17) 5结论 (20) 参考文献 (21)
异步电动机又称感应电动机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。异步电动机按照转子结构分为两种形式：有鼠笼式、绕线式异步电动机。 异步电动机的转子绕组不需与其他电源相连，其定子电流直接取自交流电力系统；与其他电机相比，异步电动机的结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠性高。但它的转速与其旋转磁场的同步转速有固定的转差率，因而调速性能较差，在要求有较宽广的平滑调速范围的使用场合（如传动轧机、卷扬机、大型机床等），不如直流电动机经济、方便。因此，在需要高动态性能的调速系统或伺服系统，异步电动机就不能完全适应了。要实现高动态性能的系统，必须首先认真研究异步电机的动态数学模型。 系统建模与仿真一直是各领域研究、分析和设计各种复杂系统的有力工具。建模可以超越理想的去模拟复杂的现实物理系统；而仿真则可以对照比较各种控制策略和方案，优化并确定系统参数。长期以来，仿真领域的研究重点是放在仿真模型建立这一环节上，即在系统模型建立以后，设计一种算法，以使系统模型为计算机所接受，然后再将其编制成计算机程序，并在计算机上运行。显然，为达到理想的目的，在这一过程中编制与修改仿真程序十分耗费时间和精力，这也大大阻碍了仿真技术的发展和应用。 近年来逐渐被大家认识的Matlab软件则很好的解决了系统建模和仿真的问题。异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。本次设计就是借助于Matlab软件的Simulink组件来建立异步电动机的动态数学模型，再按照定子磁链定向的方法来仿真分析异步电动机的运行特性。
XXXXXXX学院课程设计报告 课程名称： 系部： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成时间： 报告成绩： 学院教学工作部制
目录 摘要 (3) 第一章变压器介绍 (4) 变压器的磁化特性 (4) 变压器保护 (4) 励磁涌流 (7) 第二章变压器基本原理 (9) 变压器工作原理 (9) 三相变压器的等效电路及联结组 (10) 第三章变压器仿真的方法 (11) 基于基本励磁曲线的静态模型 (11) 基于暂态磁化特性曲线的动态模型 (13) 非线性时域等效电路模型 (14) 第四章三相变压器的仿真 (16) 4. 1 三相变压器仿真的数学模型 (16) 电源电压的描述 (20) 铁心动态磁化过程简述 (21) 第五章变压器MATLAB仿真研究 (25) 仿真长线路末端电压升高 (25) 仿真三相变压器 T2 的励磁涌流 (28) 三相变压器仿真模型图 (34) 变压器仿真波形分析 (36) 结论 (40) 参考文献 (41)
摘要 在电力变压器差动保护中，励磁涌流和内部故障电流的判别一直是一个关键问题。文章阐述了励磁涌流的产生及其特性，利用 MATLAB 对变压器的励磁涌流、内部故障和外部故障进行仿真，对实验的数据波形分析，以此来区分故障和涌流，目的是减少空载合闸产生的励磁涌流对变压器差动保护的影响，提高保护的灵敏性。 本文在Matlab的编程环境下，分析了当前的变压器仿真的方法。在单相情况下，分析了在饱和和不饱和的励磁涌流现象，和单相励磁涌流的特征。在三相情况下，在用分段拟和加曲线压缩法的基础上，分别用两条修正的反正切函数，和两条修正的反正切函数加上两段模拟饱和情况的直线两种方法建立了Yd11、Ynd11、Yny0和Yy0四种最常用接线方式下三相变压器的数学仿真模型，并在Matlab下仿真实现。通过对三相励磁涌流和磁滞回环波形分析，三相励磁涌流的特征分析，总结出影响三相变压器励磁涌流地主要因素。最后，分析了两种方法的优劣，建立比较完善的变压器仿真模型。 关键字: 变压器；差动保护；励磁涌流；内部故障；外部故障；波形分析；仿真；数学模型
电力变压器主要技术参数 变压器在规定得使用环境与运行条件下,主要技术数据一般都都标注在变压器得铭牌上。主要包括:额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据(阻抗电压、 空载电流、空载损耗与负载损耗)与总重。 A、额定容量(kVA):额定电压、额定电流下连续运行时,能输送得容量。 B、额定电压(kV):变压器长时间运行时所能承受得工作电压、为适应电网电压变化得需要, 变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压、 C、额定电流(A):变压器在额定容量下,允许长期通过得电流、 D、空载损耗(kW): 当以额定频率得额定电压施加在一个绕组得端子上,其余绕组开路时所吸 取得有功功率。与铁心硅钢片性能及制造工艺、与施加得电压有关、 E、空载电流(%): 当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过得电流、一般以额 定电流得百分数表示、 F、负载损耗(kW): 把变压器得二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流,此 时变压器所消耗得功率、 G、阻抗电压(%):把变压器得二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组得短路电 流等于额定值时,此时一次侧所施加得电压、一般以额定电压得百分数表示、 H、相数与频率:三相开头以S表示,单相开头以D表示。中国国家标准频率f为50Hz。国外 有60Hz得国家(如美国)。 I、温升与冷却:变压器绕组或上层油温与变压器周围环境得温度之差,称为绕组或上层油面得温升、油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。冷却方式也有多种:油浸自冷、 强迫风冷,水冷,管式、片式等。 J、绝缘水平:有绝缘等级标准。绝缘水平得表示方法举例如下:高压额定电压为35kV级,低压额定电压为10kV级得变压器绝缘水平表示为 LI200AC85/LI75AC35,其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV,工频耐受电压为85kV,低压雷电冲击耐受电压为75kV,工频耐受电压为35kV、奥克斯高科技有限公司目前得油浸变压器产品得绝缘水平为
电力变压器基本型号及参数知识 干式变压器： 例如，（SCB 1 0 — 1 0 0 0 KVA/10KV/0.4KV） S的意思表示此变压器为三相变压器，如果S换成D 则表示此变压器为单相。 C的意思表示此变压器的绕组为树脂浇注成形固体。 B的意思是箔式绕组，如果是R则表示为缠绕式绕组, 如果是L则表示为铝绕组，如果是Z则表示为有载调压（铜不标）。 10的意示是设计序号，也叫技术序号。 1000KVA则表示此台变压器的额定容量（10 00千伏安）。 10KV的意思是一次额定电压，0 .4KV意思是二次额定电压。 电力变压器产品型号其它的字母排列顺序及涵义。（1）绕组藕合方式，涵义分：独立（不标）；自藕 （O表示）。（2 ）相数，涵义分：单相（D）;三相（s）o （3）绕组外绝缘介质，涵义分；变压器油（不标）；空气
（G）:气体（Q）;成型固体浇注式（C）:包绕式（CR）:难燃液体（R）。（4）冷却装置种类，涵义分；自然循环冷却装置（不标）：风冷却器（F）:水冷却器（S）°（5 ）油循环方式，涵义：自然循环（不标）；强迫油循环（P）o （6）绕组数，涵义分；双绕组（不标）；三绕组（S）; 双分裂绕组（F）。（7 ）调压方式，涵义分；无励磁调压（不标）：有载调压抑（Z）°（8 ）线圈导线材质，涵义分：铜（不标）；铜箔（E）;铝（L）铝箔（LB）o （9）铁心材质，涵义；电工钢片（不标）；非晶合金（H）o（10）特殊用途或特殊结构，涵义分；密封式（M）;串联用（C）;起动用 （Q）;防雷保护用（B）;调容用（T）;高阻抗 （K）地面站牵引用（QY）;低噪音用（Z）;电缆引出（L）;隔离用（G）;电容补偿用（RB）; 油田动力照明用（Y）;厂用变压器（CY）;全绝缘（J）；同步电机励磁用（LC）o 变压器型号 、电力变压器型号说明如下：变压器的型号通常由表示相数、冷却方式、调压方式、绕组线芯等材料的符号，以及变压器容量、额定电压、绕组连接方式组成。请问下列电力
第二章 系统的数学模型 2．3图中三图分别表示三个机械系统。求出他们各自的微分方程，图中xi 表示输入位移，xo 表示输出位移，假设输出端无负载效应。 解：（1）、对图（a ）所示系统，有牛顿定律有 c 1(x i-x 0)-c 2x 0=m x 0 即 m x 0+(c 1-c 2) x 0= c 1x i （2）、对图（b ）所示系统，引入一中间变量x ，并有牛顿定律有 (x i -x)k 1=c(x -x 0) c(x -x 0)=k 2x 0 消除中间变量有 c(k 1+k 2)x 0+k 1k 2x 0=ck 1x i （3）、对图（c ）所示系统，有牛顿定律有 c(x i-x 0)+ k 1 (x i -x)= k 2x 0 即 c x 0+(k 1+k 2)x 0=c x i+ k 1x i 2.4 求出图（2.4）所示电网络图的微分方程。
解：（1）对图（a ）所示系统，设i x 为流过1R 的电流，i 为总电流，则有 ?+ =i d t C i R u o 221 1 1i R u u o i =- dt i i C u u o i ?-= -)(1 11 消除中间变量，并化简有 i i i o o o u R C u C C R R u R C u R C u C C R R u R C 1 22112211 22112211 )(1 )1(+++=++++ （2）对图（b ）所示系统，设i 为电流，则有 dt i C i R u u o i ?+ +=1 11 i R dt i C u o 221 += ? 消除中间变量，并化简有 i i o o u C u R u C C u R R 2 221211 )11()(+=+++ 2.5 求图2.5所示机械系统的微分方程。图中M 为输入转矩，C m 为圆周阻尼，J 为转动惯量。 解：设系统输入为M （即M （t ）），输出为θ（即θ（t ）），分别对圆盘和质块进行动力学分析，列写动力学方程如下：
干式电力变压器损耗水平代号的确定按表9。 表9干式电力变压器损耗水平代号 表10 6kV、10kV级10型干式无励磁调压配电变压器空载损耗和负载损耗
南阳市瑞光变压器有限公司 10kV三相干式变压器 技术协议 2016年4月 1、总则 本协议书提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也为充分引述有关标准和协议的条文，我方的制造标准以现行国家标准及两部共同的有关条件作为依据。本协议书所使用的标准如遇我方所执行的标准不一致时，按较高标准执行。 如果我方没有以书面形式对本协议书的条文提出异议，这意味着我方提供的设备完全符合本协议书的要求。 本协议书经供需双方确认作为订货合同的技术附件，包括投标书及澄清文件与合同正文具
有同等的法律效力。 遵循的标准 —2013 《总则》 电力变压器第2部分温升 —2003 电力变压器第3部分绝缘水平 电力变压器第5部分承受短路的能力 —2007 《干式电力变压器》 GB/T10228—2008 《干式电力变压器技术参数和要求》 GB/T17211—1998 《干式电力变压器负载导则》 GB/T17468—1998 《电力变压器选用导则》 CECS115：2000 《干式电力变压器选用、验收维护规程》 GB/T7354 局部放电测量 JB/T 10088-2004 《6—500KV级变压器声级》 JB/Y3837—2010 《变压器类产品型号编制办法》 2、使用环境条件 最高环境温度＋40℃ 最低环境温度—40℃ 最大日温差 25K 户内相对湿度：日平均值≤95% 月平均值≤90% 耐地震能力 地面水平加速度；垂直加速度同时作用。采用共振、正弦、拍波试验方法；激振5次，每次5波，每次间隔2s。安全系数不小于。 系统额定频率：50Hz 安装位置：户内 外绝缘爬电比距：户内≥20mm/KV 3、供货范围 三相环氧树脂浇注绝缘干式变压器