接地变压器

实现三相接地变压器，在三线制系统中提供中性点

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Simscape / Electrical / Specialized Power Systems / Power Grid Elements

描述

接地变压器用于公用事业配电网和一些电力电子变换器中，以便在三线制系统中提供一个中性点。该变压器是一个三相双绕组变压器，其绕组1和绕组2按如下图所示的方式曲折连接。

该图显示了一个三线制系统中连接在C相和地之间的单相负载。负载吸收的电流 I 通过地和接地变压器的中性点返回电源。由于曲折连接以及上下绕组极性相反，接地变压器对零序呈现低阻抗，同时对正序保持非常高的阻抗。换句话说，只有零序电流可以流过三个绕组。根据定义，零序电流是一组幅值和相位均相同的三相电流。因此，中性点电流 I 被分成三个相等的电流 I/3。由于流过接地变压器的三个电流相等，中性点保持固定，线对中性点电压保持平衡。

接地变压器由三个电压比为1:1的双绕组变压器建模。假设六个相同的绕组具有：

R = 绕组电阻
X = 绕组漏抗
Rmag, Xmag = 励磁支路的并联电阻和电抗

接地变压器的正序阻抗 Z₁ 和零序阻抗 Z₀ 由下式给出：

$$\left[\begin{array}{c}{Z}_1=R_1+j{X}_1=3\frac{j{R}_{mag}{X}_{mag}}{(R_{mag}+X_{mag})}\\ Z_0=R_0+j{X}_0=2(R+jX).\end{array}\right]$$

零序电抗 X₀ 是接地变压器最重要的参数。为了最小化电压不平衡，电抗 X₀ 应尽可能保持较低。

参数

单位

指定用于输入接地变压器模块参数的单位。选择 pu 以使用标幺值。选择 SI 以使用 SI 单位。将 单位 参数从 pu 更改为 SI，或从 SI 更改为 pu，将自动转换模块掩码中显示的参数。标幺值转换基于变压器的额定功率 Pn（单位 VA）、额定频率 fn（单位 Hz）以及绕组的额定电压 Vn（单位 Vrms）。默认值为 pu。

额定功率和频率

变压器的额定功率，单位为伏安 (VA)，以及额定频率，单位为赫兹 (Hz)。请注意，当 单位 参数设置为 SI 时，额定参数对变压器模型没有影响。默认值为 [100e6 60]。

额定电压

接地变压器的额定线电压 Vn，单位为伏特有效值 (Vrms)。默认值为 25e3。

零序电阻和电抗

零序电阻 R0 和零序电抗 X0，单位为 pu 或欧姆。当 单位 参数为 pu 时，默认值为 [0.025 0.75]；当 单位 参数为 SI 时，默认值为 [0.15625 4.6875]。

励磁支路

模拟变压器铁芯损耗的并联电阻 Rm 和模拟励磁电流的励磁电抗 Xm，单位为 pu 或欧姆。当 单位 参数为 pu 时，默认值为 [500 500]；当 单位 参数为 SI 时，默认值为 [3125 3125]。

这些值定义了使接地变压器励磁所需的有功功率损耗 P 和无功功率损耗 Q。

$$\left[\begin{array}{c}P=\frac{V_n^2}{Rm}\\ Q=\frac{V_n^2}{Xm}.\end{array}\right]$$

由于六个绕组中每个绕组两端的额定电压是额定线电压除以 3 (Vn/3)，因此有效连接在每相两个绕组之一上的三个阻抗为 Rmag=Rm/3 和 Xmag=Xm/3。

测量

选择 电压 以测量接地变压器模块端子处的线对中性点电压。

选择 电流 以测量流入接地变压器模块三个端子的电流。

选择 所有电压和电流 以测量电压和电流。

默认值为 无。

在模型中放置一个万用表模块，以便在仿真期间显示选定的测量值。在万用表模块的 可用测量 列表框中，测量值由标签后跟模块名称标识。

测量	标签
线对中性点电压	Uan
电流	Ian

限制

未对接地变压器的饱和进行建模。

另请参阅

线性变压器、万用表、三相变压器（双绕组）、三相变压器（三绕组）

版本历史记录

R2008a 中推出