科技与创新ｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ 文章编号：２０９５—６８３５（２０１５）１７—００７６—０１ ２０１５年第１７期 基于ＰＳＣＡＤ的单相变压器内部接地故障仿真 夏明 （保定天威集团特变电气有限公司设计部，河北保定０７１０５６） 摘要：建立单相变压器的仿真模型，应用仿真软件（ＰＳＣＡＤ）对单相变压器内部接地故障进行仿真，并简单地介绍了 仿真模型，分析了仿真结果，以期为日后的相ｋ．ｚ－作提供参考和借鉴。 关键词：仿真软件；变压器；内部故障；仿真结果 中图分类号：ＴＭ７４３ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．１５９１３８．ｃｎｋｉ．ｋｊｙｃｘ．２０１５．１７．０７６ 变压器作为电力系统输配电环节中的重要电气设备之一， 其安全、稳定的运行对电力系统有非常重要的影响。为了确保 变压器能够安全可靠运行，需要对变压器进行仿真研究。本文 主要探讨了如何使用仿真软件（ＰＳＣＡＤ）对单相变压器内部接 地故障进行仿真分析，并通过仿真研究进行相关结果分析。 １仿真软件 在对变压器内部故障进行仿真时，采用的是仿真软件—— ＰＳＣＡＤ。ＰＳＣＡＤ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）程序是 由曼尼托巴高压直流输电研究中心（Ｍａｎｉｔｏｂａ ＨＶＤＣ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ）开发的，其最主要的功能是对电力系统进行时域和频域的 仿真。另外，利用它还可以实现对交流系统的谐波研究、暂态扭 矩的分析、直流系统的启动、直流系统换相方法研究、串联或并 联的多端｝｛俞电系统的电磁暂态仿真和同杆架设的交直流电路的相 互影响等。对于仿真软件，最典型的应用就是当计算电力系统遭 受扰动或参数变化时，参数会随着时间而变化。此外，ＰｓＣＡＤ软 件还被广泛应用于高压直流输电、ＦＡＣＴＳ控制器的设计、电力 系统谐波分析和电力电子领域的仿真计算等方面。应用ＰＳＣＡＤ 软件对变压器内部故障进行仿真分析可以得出较为标准的结果。 ２仿真模型和相关说明 所用单相变压器铭牌参数如下：ＤＭＢ．１０型单相变压器， 容量为１０ ｋＶＡ，低压侧额定电压为３８０ Ｖ，高压侧额定电压为 １ ０９０Ｖ，低压侧额定电流为２５．３ Ａ，高压侧额定电流为１０Ａ， 空载电流为１．４５％ 空载损耗为１００ Ｗ，短路损耗为３５０ Ｗ， 短路电压为９％～１５％，一、二次侧绕组（归算到一次侧）总电 感为０．００３ ８Ｈ，总电阻为０．１６６ １０ Ｑ。 结合等效电路图和相关参数，在ＰＳＣＡＤ中搭建出此实验 变压器的仿真模型，如图Ｉ所示。 关Ｋ，初始状态断开，控制接地故障的模拟。 在该电路模型中，各电气元件的参数设置如下：电源通交 流电，输出电压为Ｉ ｋＶ，频率为５０ Ｈｚ，内阻感性为０．０１Ｈ。 对于变压器，故障点原边取在７６％抽头处，副边取在５０％ 处，即其变比分别为０．７６：０．１９和Ｏ．２４：０．１９，频率为５０ Ｈｚ。 在负载方面，其电阻为０．１６６ １０ ｎ，电感为０．００３ ８Ｈ。 对于比较关键的开关动作，开关ＢＲＫ动作２次，第一次动 作时间０．２ Ｓ，第二次动作时间０．６ Ｓ。 ３变压器内部接地故障仿真结果－分析 在此需要先说明的是，动作２次的开关分别代表了故障的 产生和消除。其产生故障的时间为０．２ Ｓ，故障消除的时间为０．６ Ｓ。 分析相关波形图发现，原边发生接地故障后，测量原边的 电压表 没有变化，因为其所测量的一直为电源电压；副边电 压 在故障前后发生了变化，在故障过程中电压值明显增大。 因为原边部分绕组发生了接地故障，故障点之下的绕组部分被 短路，相当于新产生了１台变压器，其变比与原来的变压器相 比要小，这与发生故障的位置是有关系的。因此，由 ：Ｖｚ＝Ｎ１： Ⅳ２可知，在 不变的情况下，Ⅳｌ：Ｎ２在减小， 则必然会增 大。由此可见，理论结果与试验结果相吻合。再分析原边电流 和副边电流 的变化情况。当原边发生接地故障后， 和 在短时间内增长到了很大的数值，之后在很短的时间内达到了 稳定的状态，呈正弦波状态。因为变比在变化，由 ： ： Ｍ可知，随着Ⅳ２：Ⅳｌ的增大，，２会随着 的变化而变化。由此 可见，理论结果与试验结果相吻合。 ４结论 本文主要应用仿真软件（ＰＳＣＡＤ）对变压器内部接地故障 进行仿真分析，并将试验的波形与理论分析进行对比，从而得 出正确的结论。通过对变压器模型构造的了解，学习多种构建 变压器内部故障模型的方法，可以加深对变压器工作原理和故 障情况的理解。应用ＰＳＣＡＤ仿真变压器的内部故障，对变压 器的保护研究工作有很大的帮助。 参考文献 ［１］任震，欧开健，荆勇，等．基于ＰｓｃＡＤ／ＥＭＴＤｃ软件的直 流输电系统数字仿真［Ｊ］．电力自动化设备，２００２，２２（９）： ｌ１．１２． ［２］ＫｅｚａｍｏｖｉｃＭ，ＧｕｏＹ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｆａｕｌｔｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｒｅｌａｙ Ｂｅｈａｖｉｏｒ 图Ｉ单相变压器内部接地故障仿真模型 下面简要说明仿真模型中各元件的作用：＾，Ｖｌ为测量原 边的电流、电压；／２， 为测量副边的电流、电压；ＢＲＫ为开 ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒｎｓｏｎＰｏｗｅａｒＤｅｌｉｖｅｒｙ，２００１，１５（１）：４４＿４９． ［编辑：白洁］ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｆａｕｌｔ ｏｆ Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈａｓｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＳＣＡＤ ＸｉａＭｉｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｈｅ ｓｉｔｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓｉｎｇ１ｅ－ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆＰＳＣＡＤ）ｏｆ ｓ￣ａｇｌｅ－ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｇｒｏｕｎｄｉｎｇｆａｕｌｔ ｓｉｍｕｌａｔｉ０ｎａｎｄ ｓｉｍｐｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅ１．ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｓ．Ｉｎｏｒｄｅｔｒｆｏｒｔｈｅｆｕｔｕｒｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｗｏｒｋ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｅｆｅｒｅｎｃｅ．ｒ Ｋｅｖ ｗｏｒｄｓ：ｓｉｍｕｌａｔｉＯｎ ｓｏＲｗａｒｅ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆａｕｌｔ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ・７６・
