第06章变压器过渡过程2007-6-17王昊

华北电力大学电机教研室 电机学 第六章变压器的过渡过程 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受到过电压冲击等 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 分析变压器的过渡过程 主要是由于此过程会出现过电压或过电流 在极短的时间内也会对变压器造成破坏 6 1概述 华北电力大学电机教研室 电机学 6 2过电流现象 一 变压器空载合闸到电源 变压器副边开路空载 原边合闸接到电源称为空载合闸 华北电力大学电机教研室 电机学 设稳态空载运行时不考虑铁心饱和问题 合闸时电压的初相角 当时间时空载合闸 则电源电压为 一 变压器空载合闸到电源 华北电力大学电机教研室 电机学 合闸后微分方程式为 一 变压器空载合闸到电源 瞬变过程中励磁电流与电感的关系 华北电力大学电机教研室 电机学 解上式常系数微分方程 得其解为 磁通与电源电压的相位差 设合闸时 铁心中没有剩磁 一 变压器空载合闸到电源 华北电力大学电机教研室 电机学 几种特定情况分析 合闸后就进入稳定状态 不发生瞬整过程 1 当电源电压初相位角时合闸 华北电力大学电机教研室 电机学 2 当电源电压初相位角时合闸 自由分量是直流指数衰减量 时最大 当时 稳态分量与暂态分量相加可达 几种特定情况分析 华北电力大学电机教研室 电机学 2 当电源电压初相位角时合闸 华北电力大学电机教研室 电机学 变压器正常运行时 磁路设计得已经有点饱和 若在最不利的空载接通电源 磁通可能超过两倍的 铁心非常饱和 励磁电流很大 可达额定电流的3 5倍 当已知变压器空载接通电源其磁通随时间变化关系后 可根据磁化特性曲线找出相应的励磁电流 2 当电源电压初相位角时合闸 华北电力大学电机教研室 电机学 2 当电源电压初相位角时合闸 华北电力大学电机教研室 电机学 在变压器空载接通电源的过程中 随着自由分量磁通的衰减 励磁电流也要衰减 衰减的时间常数为 2 当电源电压初相位角时合闸 华北电力大学电机教研室 电机学 结论 空载合闸电流对变压器本身没有多大危害 但若衰减较慢时 可能引起过电流保护装置动作而跳闸 为了避免这种情况 在变压器原边串一个附加电阻 这样可减少冲击量 也可使冲击迅速衰减 合闸完毕 再将该电阻切除 由于三相变压器三相互差1200 相位总会在合闸时有一相电压初相位接近于零 因此总会有一相电流较大 华北电力大学电机教研室 电机学 二 变压器突然短路 变压器稳态短路电流已经是额定电流的十几倍到二十几倍左右 突然短路电流比稳态电流还要大 同时产生的冲击电流会使机械力增大 三相变压器故障短路各种各样 一相接地 两相短路 两相接地 三相短路等 为了简单 此图仅分析单相变压器突然短路的情况 华北电力大学电机教研室 电机学 二 变压器突然短路 华北电力大学电机教研室 电机学 当变压器一次绕组接额定电压 二次绕组发生突然短路 原 T 形等效电路可简化为 一 形等效电路 二 变压器突然短路 华北电力大学电机教研室 电机学 由于一 二漏阻抗的分压作用 使磁路不饱和 电感可为常数 所以可用一次电流表示微分方程 二 变压器突然短路 华北电力大学电机教研室 电机学 设时 二 变压器突然短路 虽然突然短路前可能已带上负载 但负载电流比起短路电流很小 可忽略不计 华北电力大学电机教研室 电机学 大型变压器 其中 二 变压器突然短路 华北电力大学电机教研室 电机学 其中 当时发生突然短路 当 时为最大值 二 变压器突然短路 华北电力大学电机教研室 电机学 二 变压器突然短路 对于小容量变压器 对于大容量变压器 若采用短路阻抗标幺值表示 则为 华北电力大学电机教研室 电