变压器阻抗模型介绍

电网中存在大量的变压器。风机出口处的变压器主要用于提高风机的输出电压，来满足并网要求；风电场出口处变压器是为了满足电能输送要求而提高风电场输出的电压。因此进行电网阻抗建模时，变压器的阻抗模型是非常必要的。忽略励磁支路的传统变压器的应用较为广泛，电路中仅包含变压器绕组的等效电阻和变压器漏抗，将二者直接串联即为变压器的阻抗模型。但是变压器中所含的励磁支路会因为系统频率的波动而改变其特性，所以考虑频率对变压器阻抗的影响更为准确。接下来介绍适用于振荡分析的变压器模型的几种常见形式。

最常见的是电路中仅存在变压器漏抗和变压器绕组电阻的串联等效阻抗模型，电阻和电抗都跟电网频率成正比关系，串联等效阻抗为

式中，RT、XT分别为变压器绕组的等效电阻和漏抗，h为电网频率。

在式（5.69）的基础上，第二种模型增加了不同频率谐波作用情况下，变压器可能增加的损耗分量，串联等效电抗见式（5.70），Rdc为直流电阻。

上述两种模型仍然无法表示出变压器的铁芯损耗与电力系统频率之间的联系，而考虑铁芯损耗后的变压器等效阻抗模型可以表示为(www.xing528.com)

式中，J是变压器磁滞涡流损耗系数。该变压器模型虽然增加了变压器的铁芯损耗，能够看出与频率之间的联系，但是没有考虑由于涡流损耗所导致的变压器漏感变少现象，使得该阻抗模型无法应用于高频谐振研究。

图5.19　CIGRE标准中变压器谐波模型的等效电路

在CIGRE标准中进行谐波分析的变压器等效电路模型如图5.19所示，阻抗表达式如式（5.72）所示。其中，等效电感表达式中h2XT／10tan φ表示了涡流损耗与电网频率的平方成正比。RsT和RpT代表了变压器的电阻部分，其不会受频率变化影响；S是变压器的额定视在功率。