摘 要

三相变压器保持稳定的电磁特性对电力系统的安全运行很大的影响，电力用户想要得到稳定的电能就必须经过电网的各个环节，其中作为升降压环节的变压器是必不可少的，其重要性显而易见。但与保护动作正确率较高的线路保护相比，变压器保护动作的正确率还是低了不少，所以对三相变压器故障仿真研究具有重要的理论意义和实用价值。故基于MATLAB软件对三相变压器一些典型故障进行建模与仿真，自然是十分重要的。

本篇论文主要研究电网中常见的三相变压器及其相应的保护，先简单阐述了其变压器基本组成和运行原理，将关注的重点放在电磁关系上并加以分析。对变压器运行的几个主要电磁学参数作简单阐释，了解了个物理量之间关系。

在基于MATLAB/Simulink的仿真中，我搭建了三个仿真模型，将仿真参数以截图的形式给出，并对仿真结果做了分析。这些模型可简单模拟三相变压器的典型故障和保护功能，让我们对故障发生的原因有了更直观、更清晰的认识。借助这些模型对典型故障进行仿真分析，将得到的结果与实际情况加以对比，故仿真的准确性加以验证。

关键词：三相变压器；典型故障；MATLAB/Simulink；建模仿真

Abstract

Great influence three-phase transformer stable electromagnetic characteristics of safe operation of power systems, power users want to get stable power must go through all aspects of the grid, which as part of the step-down transformer is essential, it of obvious importance. However, higher accuracy and protection action line protection compared to the rate of correct operation of transformer protection or a lot lower, and therefore have important theoretical and practical value for the three-phase transformer fault simulation study. Therefore, based on MATLAB software for some of the typical three-phase transformer fault modeling and simulation, nature is very important.

This thesis main grid common three-phase transformer and appropriate protection, briefly describes the basic components of the transformer and its operating principle, the focus of attention on the relationship between the electromagnetic and analyzed. Several main electromagnetic parameters of the transformer to run briefly explain, to understand the relationship between the physical quantity.

Based on MATLAB / Simulink simulation, I set up three simulation models, the simulation parameters are given in the form of shots, and the simulation results were analyzed. These models can simulate a simple three-phase transformer typical faults and protection functions, let us reason of failure have a more intuitive, clearer understanding. With these models typical fault simulation analysis, the results obtained to be compared with the actual situation, it is to verify the accuracy of the simulation.

Keyword：Three-phase Transformer； Fault Simulation； MATLAB/Simulink； Simulation and Analysis

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究背景和意义 1

1.2国内外研究动态和发展趋势 1

1.3 本文结构安排 2

第2章 三相电力变压器简介 3

2.1变压器的基本构造和工作原理 3

2、2三相变压器的相关参数 5

第3章 三相变压器典型故障及保护 6

3.1变压器保护原理分析 6

3.1.1变压器差动保护 6

3.1.2变压器外部故障分析 6

3.1.3变压器内部故障分析 7

3.2差动回路不平衡电流分析 8

3.3鉴别励磁涌流的原理与方法 10

3.3.1谐波识别法 10

3.3.2谐波电流鉴别励磁涌流 10

3.3.3谐波电压鉴别励磁涌流 11

3.4 波形特征识别 11

第4章 基于MATLAB的仿真研究 13

4.1 Matlab简介 13

4.2空载线路末端电压升高的仿真分析 13

4.2.1 搭建仿真模型 13

4.2.2 参数介绍及仿真结果 14

4.3双绕组变压器励磁涌流的仿真分析 18

4.3.1 搭建仿真模型 18

4.3.2 参数介绍及仿真结果 18

4.4 三绕组变压器励磁涌流的仿真分析 23

4.4.1搭建仿真模型 23

4.4.2 参数介绍及仿真结果 24

第5章 结 论 32

参考文献 33

致 谢 34

附录A 35

第1章 绪论

1.1研究背景和意义

电能作为一种高效且清洁的能源，在现代社会人类的生活中得到广泛的应用并深受大家的好评。但是又由于其本质特性，电力能源无法大量储存而只能时发时用，所以由发电厂、高压/中压输变电线路、配电线路以及电力用户组合成的整体显得尤为重要。只有整体的完整与畅通方可保证电力能源的供应，一旦其间任何一个环节出现故障，都将会导致用户得到不合格的电能或失去电能，对正常生产、生活产生影响并对国民经济造成损失。

电力变压器作为电力系统的重要运行设备，其在电网的主要作用就是升降压。大型三相变压器结构很复杂且造价高昂，一旦损坏，不仅会给维修工作带来很大困难，还会造成重大的经济、财产损失。动作可靠、性能良好的保护装置可以防止事故的发生和扩大，更好的保护三相变压器，进而维护了电力系统的安全稳定运行。