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1、1作业(zuy)第7章：1、2、3、4、7、8第1页/共35页第一页，共36页。27.8变压器绕组(roz)中的波过程经常受到来自线路的过电压的侵袭。经常受到来自线路的过电压的侵袭。电磁振荡过程将在绕组绝缘电磁振荡过程将在绕组绝缘(juyun)(juyun)上感应出过电压。上感应出过电压。第2页/共35页第二页，共36页。绕组结构(jigu)，主绝缘与纵绝缘3过电压：绕组电位过电压：绕组电位(din wi)(din wi)变化引起变化引起第3页/共35页第三页，共36页。47.8.1单相(dnxin)变压器绕组的波过程杂散电容(dinrng)：绕组匝间绕组对地（外壳）之间电位按电感(din n
2、)分布？第4页/共35页第四页，共36页。5在不计互感在不计互感在不计互感在不计互感(hgn)(hgn)、电阻和电导情况下的等值电路、电阻和电导情况下的等值电路、电阻和电导情况下的等值电路、电阻和电导情况下的等值电路L0L0单位长度上的自感，单位长度上的自感，单位长度上的自感，单位长度上的自感，C0C0单位长度上的对地电容；单位长度上的对地电容；单位长度上的对地电容；单位长度上的对地电容；K0K0单位长度上的匝间电容；单位长度上的匝间电容；单位长度上的匝间电容；单位长度上的匝间电容；l l 变压器绕组的长度；变压器绕组的长度；变压器绕组的长度；变压器绕组的长度；绕组末端中性点接地与否绕组末端中
3、性点接地与否绕组末端中性点接地与否绕组末端中性点接地与否KK一、起始(qsh)电位分布与入口电容第5页/共35页第五页，共36页。6A、B由初始条件决定(judng)无穷长直角波作用下的初始(ch sh)电位分布第6页/共35页第六页，共36页。7(1)绕组(roz)末端接地边界条件：得，第7页/共35页第七页，共36页。绕组电位初始绕组电位初始(ch sh)(ch sh)分布分布C0C0的作用的作用第8页/共35页第八页，共36页。9(2)绕组末端(mdun)开路边界条件：得，第9页/共35页第九页，共36页。10绕组电位初始绕组电位初始(ch sh)(ch sh)分布分布C0C0的作用的作
4、用第10页/共35页第十页，共36页。11(a)(a)(a)(a)末端末端末端末端(m (m (m (m dun)dun)dun)dun)接接接接地地地地(b)(b)(b)(b)末端末端末端末端(m (m (m (m dun)dun)dun)dun)开路开路开路开路两种情况(qngkung)的对比第11页/共35页第十一页，共36页。121)1) l l越大，不均匀性越明显，一般变压器越大，不均匀性越明显，一般变压器越大，不均匀性越明显，一般变压器越大，不均匀性越明显，一般变压器510510。当当当当 l5l5时，末端时，末端时，末端时，末端(mdun)(mdun)开路和末端开路和末端开路和末
5、端开路和末端(mdun)(mdun)接地的接地的接地的接地的情况基本相同。情况基本相同。情况基本相同。情况基本相同。3)3)取决于绕组全部取决于绕组全部取决于绕组全部取决于绕组全部(qunb)(qunb)对地电容对地电容对地电容对地电容C0lC0l和全部和全部和全部和全部(qunb)(qunb)匝间电容匝间电容匝间电容匝间电容K0/lK0/l4) 4) 最大电位梯度出现在绕组最大电位梯度出现在绕组最大电位梯度出现在绕组最大电位梯度出现在绕组(roz)(roz)首端首端首端首端起始电位分布特点第12页/共35页第十二页，共36页。13对应的工程(gngchng)实际情况雷电波入侵、变压器外部闪络
6、时绕组中电磁振荡过程在10 s还未发展起来，绕组中的电位分布与起始(qsh)电位分布非常接近，由杂散电容链决定。首端匝间绝缘受到严重威胁。入口电容变压器电容链的等值表示。CT越大，影响时间越长。第13页/共35页第十三页，共36页。14 稳态情况下，电感短路稳态情况下，电感短路(dunl)(dunl)，电容开路，电位分，电容开路，电位分布取决于绕组电阻，分布均匀。布取决于绕组电阻，分布均匀。二、稳态电位分布和振荡(zhndng)过程第14页/共35页第十四页，共36页。15U最大U稳态（U稳态U初始(ch sh)）2U稳态U初始(ch sh)振荡(zhndng)过程第15页/共35页第十五页，
7、共36页。16过渡(gud)过程的特点振荡激烈程度与稳态、初始电位分布差有关。振荡激烈程度与稳态、初始电位分布差有关。起始电压分布时（起始电压分布时（t=0t=0），最大电位梯度在首端（），最大电位梯度在首端（ U0U0）。）。 在随后的振荡过程中，其他地方可能出现很高的电位梯度。在随后的振荡过程中，其他地方可能出现很高的电位梯度。与冲击电压波形有关。与冲击电压波形有关。波头时间越长，振荡越缓和，最大对地电压和电位梯度波头时间越长，振荡越缓和，最大对地电压和电位梯度都将下降都将下降(xijing)(xijing)。波尾时间越短，振荡还未充分发展，外加电压已经减小，波尾时间越短，振荡还未充分发展
8、，外加电压已经减小，绕组中的对地电压和电位梯度也下降绕组中的对地电压和电位梯度也下降(xijing)(xijing)。第16页/共35页第十六页，共36页。17工程实例：截波侵入(qnr)绕组1 1 1 1绕组的入口电容绕组的入口电容绕组的入口电容绕组的入口电容2 2 2 2管型避雷器或者管型避雷器或者管型避雷器或者管型避雷器或者(huzh)(huzh)(huzh)(huzh)设设设设备闪络备闪络备闪络备闪络L L L L入口线段的电感入口线段的电感入口线段的电感入口线段的电感u u可看成是可看成是可看成是可看成是u1u1和和和和u2u2的叠加。的叠加。的叠加。的叠加。u2u2的幅值可接近的幅
9、值可接近的幅值可接近的幅值可接近u1u1的的的的2 2倍，而且非常陡。因此将在绕组上产生倍，而且非常陡。因此将在绕组上产生倍，而且非常陡。因此将在绕组上产生倍，而且非常陡。因此将在绕组上产生(chnshng)(chnshng)很高的过电压，危及到变压器的纵绝缘。很高的过电压，危及到变压器的纵绝缘。很高的过电压，危及到变压器的纵绝缘。很高的过电压，危及到变压器的纵绝缘。对电力变压器必须进行截波冲击试验。对电力变压器必须进行截波冲击试验。对电力变压器必须进行截波冲击试验。对电力变压器必须进行截波冲击试验。第17页/共35页第十七页，共36页。18三、改善(gishn)绕组中电位分布的方法 降低来波
10、陡度与幅值。降低来波陡度与幅值。降低来波陡度与幅值。降低来波陡度与幅值。 减小振荡，改善初始减小振荡，改善初始减小振荡，改善初始减小振荡，改善初始(ch sh)(ch sh)(ch sh)(ch sh)电位分布，接近稳态分布。电位分布，接近稳态分布。电位分布，接近稳态分布。电位分布，接近稳态分布。第18页/共35页第十八页，共36页。19改善绕组中电位分布的方法改进变压器绕组结构补偿对地电容的影响静电环、静电屏、静电匝增大纵向电容纠结式绕组、内屏蔽式绕组减小入侵波幅值和陡度改善(gishn)电位分布的办法第19页/共35页第十九页，共36页。20(1）补偿(bchng)对地电容的影响-静电补偿
11、(bchng)1 1 1 1静电环高压静电环高压静电环高压静电环高压(goy)(goy)(goy)(goy)端端端端2 2 2 2绕组的线饼绕组的线饼绕组的线饼绕组的线饼3 3 3 3静电匝静电匝静电匝静电匝4 4 4 4静电匝的绝缘静电匝的绝缘静电匝的绝缘静电匝的绝缘5 5 5 5垫圈垫圈垫圈垫圈uu真正实现全补偿是很难的，也没有必要。真正实现全补偿是很难的，也没有必要。真正实现全补偿是很难的，也没有必要。真正实现全补偿是很难的，也没有必要。uu一般只要部分一般只要部分一般只要部分一般只要部分(b fen)(b fen)(b fen)(b fen)补偿，使得绕组各处电位都不超过补偿，使得绕组
12、各处电位都不超过补偿，使得绕组各处电位都不超过补偿，使得绕组各处电位都不超过0 0 0 0就可以就可以就可以就可以了。了。了。了。uu对对对对220kV220kV220kV220kV以上的变压器，会显著增加体积和重量。以上的变压器，会显著增加体积和重量。以上的变压器，会显著增加体积和重量。以上的变压器，会显著增加体积和重量。第20页/共35页第二十页，共36页。21(2）增大纵向(znxin)电容减小减小减小减小 l l l l，也可以减小不均匀，也可以减小不均匀，也可以减小不均匀，也可以减小不均匀(jnyn)(jnyn)(jnyn)(jnyn)性。性。性。性。也即增大纵向电容也即增大纵向电容
13、也即增大纵向电容也即增大纵向电容K0K0K0K0 由于安装和绝缘由于安装和绝缘由于安装和绝缘由于安装和绝缘(juyun)(juyun)(juyun)(juyun)限制，通限制，通限制，通限制，通常只用在首端附近的几个线饼中。常只用在首端附近的几个线饼中。常只用在首端附近的几个线饼中。常只用在首端附近的几个线饼中。第21页/共35页第二十一页，共36页。227.8.2三相绕组(roz)中的波过程雷电冲击波可能从一相、两相或者三相接入；雷电冲击波可能从一相、两相或者三相接入；三绕组变压器的波过程与单相变压器基本相同。三绕组变压器的波过程与单相变压器基本相同。一、星形接线中性点接地一、星形接线中性点
14、接地(jid)（Y0）三相间相互影响很小，可按三个独立的单相绕组波过程分析。三相间相互影响很小，可按三个独立的单相绕组波过程分析。第22页/共35页第二十二页，共36页。23二、星形接线二、星形接线(ji xin)中性点不接地（中性点不接地（Y）一相进波：后两相等效一相进波：后两相等效(dnxio)为并联、末端短路。为并联、末端短路。第23页/共35页第二十三页，共36页。24两相进波时可按照单相进波的叠加计算波过程可按照单相进波的叠加计算波过程(guchng)。中性点稳态电位为中性点稳态电位为2/3U0，最大电位为，最大电位为4/3U0三相进波时三相进波时中性点最大电位为首端电位的中性点最大
15、电位为首端电位的2倍。倍。第24页/共35页第二十四页，共36页。25三、三角形接线(jixin)一相入侵时：因此一相入侵时：因此B B、C C两端点相当于接地两端点相当于接地(jid)(jid)。在在ABAB、ACAC绕组中的波过程与末端接地绕组中的波过程与末端接地(jid)(jid)时的相时的相同。同。第25页/共35页第二十五页，共36页。26两相或三相两相或三相(sn xin)入侵时：用叠加法分析。入侵时：用叠加法分析。1A端或B端进波时的初始分布2A端或B端进波时的稳态分布3A、B端同时进波时的初始分布4A、B端同时进波时的稳态分布最高电位(dinwi)在中点处第26页/共35页第二
16、十六页，共36页。277.8.3冲击电压在绕组(roz)间的传递 由于互阻抗，存在相互感应。由于互阻抗，存在相互感应。由于互阻抗，存在相互感应。由于互阻抗，存在相互感应。 1 1 1 1 静电感应静电感应静电感应静电感应(jngdin gnyng) 2 (jngdin gnyng) 2 (jngdin gnyng) 2 (jngdin gnyng) 2 电磁感应电磁感应电磁感应电磁感应uu可分别可分别可分别可分别(fnbi)(fnbi)(fnbi)(fnbi)计算后叠加。计算后叠加。计算后叠加。计算后叠加。第27页/共35页第二十七页，共36页。28一、绕组(roz)间的静电感应电容耦合引起，
17、与变比无关电容耦合引起，与变比无关电容耦合引起，与变比无关电容耦合引起，与变比无关(wgun)(wgun)(wgun)(wgun)。在绕组在绕组在绕组在绕组2 2 2 2开路时开路时开路时开路时 低压低压(dy)绕组和很多线路相连，因此，还有很多电容和绕组和很多线路相连，因此，还有很多电容和C20并联，此时并联，此时U2不大。空载时，需要进行过电压防护。不大。空载时，需要进行过电压防护。第28页/共35页第二十八页，共36页。29二、绕组(roz)间的电磁感应电流所产生的磁通引起电流所产生的磁通引起(ynq)。低压绕组冲击强度高，只是在从低压感应到高压时才有危险。低压绕组冲击强度高，只是在从低
18、压感应到高压时才有危险。第29页/共35页第二十九页，共36页。30l l7.87.8变压器绕组波过程变压器绕组波过程变压器绕组波过程变压器绕组波过程l l7.8.17.8.1单相变压器绕组中的波过程单相变压器绕组中的波过程单相变压器绕组中的波过程单相变压器绕组中的波过程l l7.8.27.8.2三相变压器绕组中的波过程三相变压器绕组中的波过程三相变压器绕组中的波过程三相变压器绕组中的波过程l l7.8.37.8.3冲击电压在绕组中的传递冲击电压在绕组中的传递冲击电压在绕组中的传递冲击电压在绕组中的传递l l7.97.9旋转旋转旋转旋转(xunzhun)(xunzhun)电机中的波过程电机中的
19、波过程电机中的波过程电机中的波过程7 7 线路线路(xinl)(xinl)与绕组中的与绕组中的波过程波过程第30页/共35页第三十页，共36页。317.9旋转电机(dinj)绕组中的波过程已有保护措施可使来波陡度平缓已有保护措施可使来波陡度平缓已有保护措施可使来波陡度平缓已有保护措施可使来波陡度平缓(pnghun)(pnghun)，波头时间大，波头时间大，波头时间大，波头时间大于于于于10us10us。k0du/dtk0du/dt都很小，因此可忽略都很小，因此可忽略都很小，因此可忽略都很小，因此可忽略K K的影响。的影响。的影响。的影响。可视为具有一定波阻抗的传输线。可视为具有一定波阻抗的传输
20、线。可视为具有一定波阻抗的传输线。可视为具有一定波阻抗的传输线。 旋转旋转(xunzhun)(xunzhun)电机：发电机、同步调相机和大型电动机等。电机：发电机、同步调相机和大型电动机等。第31页/共35页第三十一页，共36页。32一、波阻抗及波速(bs) 电机槽内部分和端部部分电机槽内部分和端部部分电机槽内部分和端部部分电机槽内部分和端部部分L0L0L0L0、C0C0C0C0不同，波阻和波速不同，一不同，波阻和波速不同，一不同，波阻和波速不同，一不同，波阻和波速不同，一般看宏观的平均值。般看宏观的平均值。般看宏观的平均值。般看宏观的平均值。 波阻抗与电机容量、电压和转波阻抗与电机容量、电压
21、和转波阻抗与电机容量、电压和转波阻抗与电机容量、电压和转速速速速(zhun s)(zhun s)(zhun s)(zhun s)有关。有关。有关。有关。 电压升高电压升高电压升高电压升高 每槽匝数增加每槽匝数增加每槽匝数增加每槽匝数增加电感变大电感变大电感变大电感变大 波阻抗增加波阻抗增加波阻抗增加波阻抗增加 容量加大容量加大容量加大容量加大 导线半径增加导线半径增加导线半径增加导线半径增加 每格匝数减小每格匝数减小每格匝数减小每格匝数减小电容增加，电电容增加，电电容增加，电电容增加，电感减小感减小感减小感减小 波阻抗减小波阻抗减小波阻抗减小波阻抗减小第32页/共35页第三十二页，共36页。3
22、3波速(bs)容量加大容量加大容量加大容量加大 电容增加，电感减小电容增加，电感减小电容增加，电感减小电容增加，电感减小 一般电感的减小的影响没有电一般电感的减小的影响没有电一般电感的减小的影响没有电一般电感的减小的影响没有电容的增加那么快容的增加那么快容的增加那么快容的增加那么快波速波速波速波速(b s)(b s)(b s)(b s)下降下降下降下降第33页/共35页第三十三页，共36页。34二、波在电机绕组(roz)中的传播 铁损等损耗大，衰减和变形铁损等损耗大，衰减和变形(bin xng)(bin xng)都很严重。都很严重。 中小容量中小容量(rngling)的电机：的电机： 0.00
23、05m-1; 大容量大容量(rngling)电机：电机： 0.0015m-1最大最大电位梯度在首端电位梯度在首端。允许允许来波最大来波最大陡度陡度一般将进波陡度限制在一般将进波陡度限制在5kV/us以下。以下。匝间冲击电压匝间冲击电压第34页/共35页第三十四页，共36页。35感谢您的欣赏(xnshng)第35页/共35页第三十五页，共36页。内容(nirng)总结1。绕组结构，主绝缘与纵绝缘。第7页/共35页。绕组电位初始分布(fnb)C0的作用。当l 5时，末端开路和末端接地的情况基本相同。取决于绕组全部对地电容C0l和全部匝间电容K0/l。因此将在绕组上产生很高的过电压，危及到变压器的纵绝缘。减小l，也可以减小不均匀性。三绕组变压器的波过程与单相变压器基本相同。1A端或B端进波时的初始分布(fnb)。2A端或B端进波时的稳态分布(fnb)。第34页/共35页。感谢您的欣赏。第35页/共35页第三十六页，共36页。
