电机技术(下)揭慧萍揭慧萍 复习•常用分析式及应用:•变压器原理:•变压器参数的意义:•变压器并联运行的条件: 4.3 变压器空载投入变压器空载投入 一、空载合闸：现象：合闸时出现冲击电流现象：合闸时出现冲击电流————励磁涌流励磁涌流•原因：一次侧相当于一个有铁芯的线圈，合闸前线圈内仅有少量剩磁，根据楞次定律合闸前后瞬间的磁通量不发生变化，此时的等效电路如图，如忽略r1，并设合闸瞬间变压器内的剩磁为零，则有可能出现： •1）电压初相位α=90度时，由于电路近似为感性，电流滞后电压90度，若忽略线圈的损耗，认为电流与磁通同相位，即磁通滞后电压90度由波形图可见，合闸瞬间，磁通由零开始变化，励磁电流为正常励磁电流即空载电流，很小，即合闸后马上进入稳定空载状态 •2 2）电压初相位）电压初相位α=0α=0度时，磁通的初相位为度时，磁通的初相位为-90-90度度 •由电源电压产生的磁通此刻为反向峰值，变压器一次由电源电压产生的磁通此刻为反向峰值，变压器一次线圈此时相当于一个大电感，不允许穿过线圈内的磁线圈此时相当于一个大电感，不允许穿过线圈内的磁通量发生突变，故在一次侧由感应电势、感应电流产通量发生突变，故在一次侧由感应电势、感应电流产生一个磁通暂态分量，以抵消电源电压所建立磁通带生一个磁通暂态分量，以抵消电源电压所建立磁通带来的磁通突变，使合闸瞬间，变压器内的磁通由零开来的磁通突变，使合闸瞬间，变压器内的磁通由零开始变化，但过了半个周期后，磁通的暂态分量与稳态始变化，但过了半个周期后，磁通的暂态分量与稳态分量的叠加值将达到接近于分量的叠加值将达到接近于2 2倍稳态峰值，使变压器铁倍稳态峰值，使变压器铁芯深度饱和，而与磁通对应的芯深度饱和，而与磁通对应的励磁电流将达到励磁电流将达到空载空载电流的几十到上百倍，为额定电流的电流的几十到上百倍，为额定电流的5~8倍，倍，即励磁涌流即励磁涌流。
•2、影响励磁涌流的因素：•电源电压的初相位；（但三相变压器中总有合闸瞬间电压初相不为90度的相，故在合闸瞬间总会出现励磁涌流）•一次侧绕组电阻；（由于该电阻的存在，励磁涌流将被逐渐衰减，其时间常数T=L1/R1，可见一次侧电阻越大，则衰减所需时间越短）•剩磁的大小及方向当剩磁与磁通的稳态分量反方向时，会产生较大的暂态分量使铁芯饱和程度更深，从而产生更大的励磁涌流） •3、励磁涌流的影响：引起保护装置误、励磁涌流的影响：引起保护装置误动，导致变压器无法正常合闸动，导致变压器无法正常合闸•4、解决方法：、解决方法：•1）选择合适的保护装置，避开励磁涌）选择合适的保护装置，避开励磁涌流；流；•2）利用）利用R1对励磁涌流的衰减作用，串对励磁涌流的衰减作用，串入电阻 # #：：变压器的冲击合闸试验：变压器的冲击合闸试验：变压器的冲击合闸试验：变压器的冲击合闸试验：冲击试验的目的：冲击试验的目的：1 1））检检查查变变压压器器绝绝绝绝缘缘缘缘强强强强度度度度能能否否承承受受全全电电压压或或操操作作过过电电压压（（在在拉拉开开空空载载变变压压器器时时，，可可能能产产生生操操作作过过电电压压在在电电力力系系统统不不接接地地或或经经消消弧弧线线圈圈接接地地时时，，过过电电压压幅幅值值可可达达4~4.54~4.5倍相电压，中性点直接接地时可达倍相电压，中性点直接接地时可达3 3倍相电压）倍相电压）2 2））检检查查变变压压器器的的机机机机械械械械强强强强度度度度（（当当绕绕组组机机械械强强度度不不够够时时，，变变压器空载投入时的励磁涌流会变形引起绕组变形）压器空载投入时的励磁涌流会变形引起绕组变形）3 3））检检查查继继电电保保护护装装置置的的整整整整定定定定值值值值是是否否合合适适（（空空载载合合闸闸时时是是否会应励磁涌流而误动否会应励磁涌流而误动））（（1 1）冲击试验次数。
冲击试验次数新投变压器新投变压器5 5次，大修变压器次，大修变压器3 3次次2 2）每次冲击试验均应检查变压器有无异音、异状每次冲击试验均应检查变压器有无异音、异状3 3））每每一一次次冲冲击击试试验验，，至至少少不不少少于于1010minmin，，并并记记录录空空载载电流和励磁涌流电流和励磁涌流 4.2 突然短路1、现象、现象：此时，变压器内的电流由正常负载电流变为短路电流，由于短路电抗的存在，变压器中将产生一个感应电势及电流，阻碍原电流的变化此时，变压器内部的电流等于稳态短路电流与暂态短路电流分量的叠加，数值与电压的初相位有关，因为负载电流相对短路电流而言很小，如忽略不计，则： –电压初相位α=90度时，由于电路近似为感性，电流滞后电压90度，此时电流的初始值为零，变压器进入稳定短路状态–电压初相位α=0度时，电流的初始值为反向最大值，变压器内由于短路电抗的存在产生感应电势及电流，阻碍电流的突变，该暂态分量与稳态短路电流叠加，使短路电流由零开始变化，约半周期后出现最大值，数值可达额定电流的几十倍 2、影响突然短路电流大小的因素、影响突然短路电流大小的因素：1）电源电压的初相位；（但三相变压器中总有短路瞬间电压初相不为90度的相，故在短路瞬间总会出现很大是短路电流）2）短路阻抗的大小；3）突然短路前变压器的负荷电流大小及方向。
3、突然短路电流的危害：、突然短路电流的危害：1）强大电磁力作用导致绕组变形：突然短路时绕组承受的电磁力是正常运行时的几百倍，瞬间作用将致绕组变形绕组变形2）绕组过热 4、防范措施：1）加固绕组、加强绝缘：例如浸漆、包扎、压紧、采用干式变压器等；2）合理设计短路阻抗• 例如配电变压器，由于二次极易发生短路现象，故设计时应选择较大的短路阻抗，且用干式变压器比采用油浸变压器的短路承受能力强 例：一台三相变压器，例：一台三相变压器，Y/YY/Y连接，连接， S SN N=100KVA=100KVA，，U U1N1N/U/U2N2N=6000/400V=6000/400V，，Z ZK K=19.85Ω=19.85Ω当二次侧突当二次侧突然短路时，不计短路电流自由分量的衰减，求然短路时，不计短路电流自由分量的衰减，求突然短路时，一次及二次侧出现的短路电流最突然短路时，一次及二次侧出现的短路电流最大值•解：IK1K1= U1N1N/（1.732×ZK K）=6000/（1.732×19.85）=174.52 A•IK1maxK1max=2×1.414 IK1K1=2×1.414×174.52=493.54A•K=6000/400=15•IK2maxK2max =K IK1maxK1max=493.54×15=7403.1A 4.4 变压器的常见故障变压器的常见故障•故障现象：•变压器运行时声音发生异常、温度异常升高（相同负载情况下温度高于历史值或负载不变温度却持续升高）、电流增大或异常、电压异常、油位异常、油色异常、保护动作、冒烟、漏油等。
•故障发生部位：绕组（短路、断路）、铁芯故障发生部位：绕组（短路、断路）、铁芯（接地不良或多点接地）、附件（油枕、呼吸（接地不良或多点接地）、附件（油枕、呼吸器器…………））•基本查找、判断方法：基本查找、判断方法：•感官判断：耳听、眼观、鼻嗅、手摸感官判断：耳听、眼观、鼻嗅、手摸•仪表、仪器判断仪表、仪器判断: :电流、电压、温度、油位电流、电压、温度、油位•数据分析：三相数据对比、历史数据对比、正数据分析：三相数据对比、历史数据对比、正常数据对比、标准数据对比常数据对比、标准数据对比•处理处理•加固加固•加强绝缘（适度）加强绝缘（适度）•连接、补绕连接、补绕•查漏、补油查漏、补油 等等 作业：P65—6P66—9 。