在电力系统的暂态仿真分析中，变压器作为电磁耦合元件，其建模准确性直接影响系统过电压、励磁涌流、保护整定等分析的可靠性。EMTP（Electromagnetic Transients Program）具备强大的变压器建模能力和电磁暂态响应分析功能，可以对不同结构、参数和运行条件下的变压器进行精准仿真。本文将系统讲解EMTP怎么建立变压器模型以及EMTP怎么分析变压器涌流现象，并进一步扩展说明EMTP变压器建模中的非线性处理技巧与典型应用，帮助工程技术人员构建真实可信的变压器仿真模型。

　　一、EMTP怎么建立变压器模型

　　EMTP中提供了多种变压器建模方式，既可用于稳态负载流分析，也适用于电磁暂态响应仿真。

　　1、选择适用的变压器模型类型

　　在EMTP-RV中，变压器模型可在组件库中找到路径为：

　　Library→Transformers→Power Transformers

　　常用的模型包括：

　　Two-Winding Transformer(Ideal/Linear)

　　Three-Winding Transformer

　　Three-phase Power Transformer（三相铁芯结构建模）

　　Nonlinear Transformer Model（考虑励磁饱和）

　　根据分析目标不同选择模型类型：

　　线性模型适合简化网络、电能质量仿真；

　　非线性模型用于涌流、铁磁饱和、故障分析。

　　2、拖入电路图并连接节点

　　将变压器模型放入主回路图中，连接原边与副边的三相节点或单相端口。连接一次侧电源与二次侧负载或系统主干网络，形成完整路径。

　　3、设置基础参数

　　双击模型打开参数对话框，需填写以下信息：

　　额定电压（kV）与额定功率（MVA）

　　接线组别（如Yg-Y、Yg-Δ等）

　　阻抗参数（短路阻抗Z=R+jX）

　　励磁电感或励磁支路（依据建模方式）

　　对三相模型，还需指定中性点接地方式。

　　4、使用“Transformers Data Editor”导入测试数据

　　EMTP支持通过标准试验结果输入参数，如开路试验、短路试验等。可在Transformer对话框中选择“From Test Data”方式填写：

　　Short-circuit test：用于确定漏抗与漏阻；

　　Open-circuit test：用于提取励磁支路的Rc和Xm；

　　EMTP会自动计算等效参数并生成拓扑。

　　5、非线性建模（考虑饱和）

　　在需要模拟变压器涌流或磁通饱和行为时，应启用“Nonlinear Magnetizing Branch”，并导入B-H曲线。可通过：

　　手动输入铁芯B-H数据表；

　　选用EMTP内置的典型硅钢材曲线；

　　导入CSV文件曲线，自定义材料磁滞特性。

　　6、设置损耗与铁芯配置

　　可在参数窗口启用涡流损耗、谐波损耗估算，或指定铁芯结构（壳式、芯式）与接地电容模型，提升仿真精度。

　　7、保存为子模块

　　为便于重复使用和项目管理，建好变压器模型后可封装为子模块（subsystem），统一命名、加注接口说明。

　　通过上述步骤，即可在EMTP中构建功能完整、结构匹配、参数真实的变压器仿真模型。

　　二、EMTP怎么分析变压器涌流现象

　　励磁涌流是变压器合闸过程中的非线性暂态电流，会对电网造成冲击，影响差动保护误动等问题。EMTP在此类仿真中有极大优势。

　　1、启用非线性励磁特性

　　涌流仿真必须启用变压器模型的“Nonlinear Magnetizing Branch”，其关键在于输入准确的B-H曲线，以模拟铁芯饱和。

　　可采用：

　　实测B-H数据；

　　IEC标准曲线；

　　EMTP默认曲线如CRGO钢材。

　　2、构建典型合闸仿真场景

　　在一次侧接入三相电压源（或单相），并串联合闸开关（Breaker），设定开关闭合时间（如20ms）模拟合闸操作。二次侧连接负载或空载运行，根据分析目的调整。

　　3、仿真设置与探针添加

　　在“Simulation Options”中设置仿真时间（如200ms）、步长（如1μs），并在变压器一次侧添加电流探针（Current Probe）和磁通探针（Flux）以观测关键响应。

　　4、进行相位角与时刻对比仿真

　　涌流大小与合闸瞬间的电源电压角度有关。可在多个仿真中改变合闸时间（如10ms、12ms、13ms等），比较各自的涌流峰值。发现：

　　在电源过零点附近合闸，涌流最大；

　　在电源峰值处合闸，涌流最小。

　　5、结果分析

　　观测一次侧涌流是否达到额定电流的5~10倍；

　　评估涌流持续时间是否超过0.1s；

　　查看是否存在严重非周期分量（即直流偏置）；

　　与保护误动阈值比较，验证差动保护配合设计。

　　6、参数敏感性分析

　　改变励磁非线性曲线斜率、残磁条件、负载侧初始电压状态，可用于涌流影响因素研究。残磁设置可在仿真初始条件中定义。

　　通过上述方法，EMTP可实现对励磁涌流现象的全过程仿真，并用于优化保护逻辑、评估磁芯选型等关键设计决策。

　　三、EMTP变压器建模中的非线性处理技巧与典型应用

　　除了常规稳态与涌流分析，EMTP中变压器建模还可用于更广泛的场景：

　　1、差动保护仿真

　　构建带有CT（互感器）模型与差动继电器逻辑的系统，对比合闸涌流与内部故障电流行为，检验保护灵敏度与配合。

　　2、电磁暂态与谐波响应分析

　　通过加入谐波源、浪涌源、雷击波模拟，分析变压器铁芯对高频扰动的响应特性，并评估对系统谐波放大效应的影响。

　　3、多绕组、三绕组模型应用

　　在系统级仿真中，三绕组变压器建模有助于处理联络线、调压分支的多接口分析。EMTP支持带有漏抗矩阵与变比定义的三端模型，确保能量守恒。

　　4、磁耦合模型仿真微扰演化

　　针对铁磁谐振、谐波混叠等问题，EMTP提供可视化磁通与能量路径跟踪，适合科研或教学模拟。

　　5、与场路联合仿真接口

　　通过导入COMTRADE测试数据、与场仿真软件（如Maxwell、Flux）联动，可实现参数反演、建模验证与多物理场耦合分析。

　　总结

　　EMTP怎么建立变压器模型EMTP怎么分析变压器涌流现象是掌握电力系统电磁仿真技术的核心能力。只有建立参数真实、结构准确、非线性可控的模型，才能获得可信的暂态仿真结果。建议在工程实践中形成标准建模模板、仿真场景库与多模型对比分析体系，使EMTP成为变压器设计、调试、故障验证与保护配合的重要技术支撑平台。