《变压器的过渡过程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变压器的过渡过程（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六节 变压器运行的瞬变过程,一、变压器空载合闸时一次侧的冲击电流,二、变压器二次侧突然短路时的冲击电流,三、过电流的影响及预防,四、过电压现象,变压器运行时，如果带的负载或所加电源电压的大小变化不很剧烈，就可以看成是稳态运行。分析稳态运行时，认为磁通，电压和电流等的幅值是近似不变的。,当变压器突然改变负载、空载合闸到电源、二次绕组突发短路或者受到过电压冲击时，变压器各电磁量就要发生骤烈的变化，其持续过程称为过渡过程。,一、变压器空载合闸时一次侧的冲击电流,空载合闸：变压器副边开路，将原边接入电源。,合闸时原方的电动势平衡方程式为：,为与一次绕组交链的全部磁通（主磁通和漏磁通）,为合闸瞬间电源
2、电压的初相角。,为什么要列出微分方程？,忽略原边电阻，则上式为：,解上述非线性微分方程，得：,方程通解,方程特解,变压器空载合闸过渡过程,忽略铁心的剩磁，即： 时，,强制分量（周期分量）,自由分量（非周期分量）,变压器空载合闸过渡过程,主磁通的大小与合闸瞬间电压的初相角有关。,问题：变压器突然合闸后的主磁通变化情况由什么因素决定？,两种极端情况：,（1）若 瞬间变压器空载合闸,即：一次电压过幅值瞬间变压器空载合闸。,即：合闸后磁通立即进入稳定状态，没有瞬变过程，建立磁通的合闸电流也立即达到稳态空载电流，避免了冲击电流的产生。,结论：在变压器一次电压过幅值时空载合闸至电网，不会产生冲击电流，是变
3、压器空载合闸最安全的情况。,变压器空载合闸过渡过程,（2）若在 瞬间变压器空载合闸,即：一次电压过零值瞬间变压器空载合闸。,这时磁通的自由分量 幅值最大为 ：,若忽略原边电阻，则忽略自由分量磁通的衰减。,在合闸后半个周期，磁通的稳态分量和自由分量叠加后，磁通达到最大值，约为：,变压器空载合闸过渡过程,此时变压器铁心深度饱和，相应的激磁电流迅速增大，可达正常激磁电流值的几十倍到上百倍（约为额定电流的数倍），该电流称为激磁涌流。,变压器空载合闸的瞬变过程一般持续几个到几十个周波。,变压器空载合闸过渡过程,结论：在变压器一次电压过零值时空载合闸至电网，会产生较大的激磁涌流，是变压器空载合闸最危险的情
4、况。,由于三相变压器彼此相差120度相位差，合闸时总有一相电压的初相角接近于零，因此总有一相的空载合闸电流较大。,激磁涌流可能使变压器的过电流保护装置误动作，使变压器无法正常合闸。,变压器空载合闸过渡过程,整定保护装置的动作电流躲过激磁涌流。,变压器空载合闸采取的防护措施：,选择选择正确的合闸时刻进行空载合闸；,在变压器原边串入一个合闸电阻，合闸完后再将该电阻切除；,变压器空载合闸过渡过程,二、变压器二次侧突然短路时的冲击电流,变压器二次侧突然短路：变压器一次侧加额定电压，二次侧负载突然短路。,突然短路时的微分方程为：,解上述非线性微分方程，得：,为稳态短路电流的有效值；,为短路阻抗角；,为短
5、路电流自由分量 衰减时间常数；,式中：,变压器突然短路过渡过程,若认为短路前空载，即 时，,强制分量（周期分量）,自由分量（非周期分量）,变压器突然短路过渡过程,问题：突然短路电流的变化情况由什么因素决定？,与短路发生瞬间电压的初相角有关,两种极端情况：,即：变压器一次电压过幅值时发生短路。,（1）若 瞬间变压器二次侧突然短路,变压器突然短路过渡过程,这时短路电流的自由分量为 0 ，短路后电流立即进入稳定状态，没有瞬变过程，不会出现冲击电流。,结论：在变压器一次电压过幅值时变压器二次侧突然短路，不会产生冲击电流，是变压器突然短路中最安全的情况。,变压器突然短路过渡过程,即：在变压器一次电压过零
6、值时发生短路。,（2）若在 瞬间变压器二次侧突然短路,这时，短路电流的自由分量幅值最大为：,在短路后半个周期 时，短路电流的稳态分量和自由分量相叠加，短路电流瞬时值达到最大。,变压器突然短路过渡过程,冲击电流倍数：,对中、小型变压器：,对大型变压器：,用标么值表示短路电流：,变压器突然短路过渡过程,例如：,问题：为限制变压器短路电流幅值，设计变压器时 应当设计的大些好还是小些好？,实际变压器突然短路时产生的冲击电流可达额定电流的2530倍。,变压器突然短路过渡过程,问题：变压器短路阻抗过大有哪些危害？,变压器突然短路过渡过程,设计变压器时应当统筹考虑限制短路电流和限制电压变化率两方面的要求。,
7、对于三相变压器，由于各相电压彼此相差1200，发生三相突然短路时，总有一相会处在短路电流最大或接近最大的情况。,结论：在变压器一次电压过零值时二次侧发生短路，会产生极大的冲击电流，是变压器二次侧突然短路中最危险的情况。,三、过电流的影响及防护,（1）发热现象,变压器激磁涌流和短路冲击电流持续时间很短， 不会造成变压器产生较高温升。,（2）冲击电磁力,变压器突然短路时产生的冲击电流可达额定电流的2530倍，它会在变压器绕组上产生很大的电磁力，严重时可能使变压器绕组变形而损坏。,变压器突然短路时的电磁力：,过电流的影响及防护,在发生突然短路时，变压器的绕组处在漏磁场中，绕组中的电流与漏磁场相互作用
8、，在绕组的导线中产生电磁力，严重时可达到额定运行时的400900倍！,在继电保护装置动作前，变压器绕组上会承受巨大的电磁力作用。绕组上承受的电磁力包括径向力和轴向力。,变压器进行突然短路试验。,防护措施：,过电流的影响及防护,限制短路电流；,加强绕组机械强度,四、过电压现象,变压器运行时，由于某种原因使得变压器承受的电压超过它的最大允许工作电压时，称为过电压。,输电线路遭到雷击，有电压冲击波进入变压器,变电站拉闸、合闸操作,系统短路等事故操作,以下情况都会使变压器出现过电压现象：,常用的变压器过电压保护措施：,过电压的影响及防护,过电压持续时间虽然不长，对变压器的影响却很大，它可能导致绝缘击穿
9、。,安装避雷器,加强绕组的绝缘,增大绕组的匝间电容；,采用中性点接地系统,变压器瞬变过程小结,变压器的瞬变过程有过电流和过电压两种。瞬变过程所经历的时间虽然很短，但可能使变压器遭到损坏。,过电流发生在空载合闸与突然短路瞬间，不论是空载合闸还是突然短路，冲击电流的大小都与初始条件有关。,一次电压过零时进行空载合闸会产生较大的激磁涌流，一次电压过零时发生突然短路会产生极大的短路冲击电流。,突然短路的冲击电流将产生极大的电磁力，可能造成变压器绕组的支撑件和绝缘损坏。,激磁涌流作用下，会使变压器过电流保护装置动作，造成变压器无法正常合闸。,由于三相变压器彼此相位差1200，三相变压器总会有一相出现激磁涌流或短路冲击电流，因此上述分析具有普遍意义。,变压器瞬变过程小结,在变电站遭雷击或变压器进行拉、合闸操作时，变压器均会出现过电压现象。,过电压可能使变压器因绕组绝缘击穿而损坏。,变压器过电压、过电流均应当采取相应的防护措施。,变压器瞬变过程小结,
