变压器空载合闸引起电流保护装置动作的原因分析与解决方法

1、变压器空载合闸引起电流保护装置动作的原因邹吉本变压器在稳态运行时，其空载电流不大，一般只有其额定电流的 2%3%左右。但是变压器在空载进行合闸时，常易引起过电流保护 装置动作而跳闸。其原因何在？当变压器空载进行合闸时，即变压器二次侧开路而一次侧接入电 网时，一次侧电路为方程式为：d申Ui 二 U m COS（心）二 iR Ni（ 1 ）dt式中Ui为一次侧电源电压；a为合闸瞬间电压的初想角；Ni为变 压器原边匝数。由于电阻压降相对较小，在分析瞬态过程的初始阶段， 为子方便，完全可以将它忽略不计。但是，应注意它的存在是瞬态过 程衰减的主要原因，因此在瞬态过程的后一阶段衰减过程中，它的作用必须加以

2、考虑。忽略电阻压降后，（1）式可以写成如下形式：du1 = U m cos（ -t - = N1（ 2）dt对磁通进行积分，可得：:=-Usin（： ） C 二 msin（ t ： ） C（3）N1C为积分常数，由初始条件决定。假设变压器铁芯中无剩磁，则 t= 0,0 = 0,将此条件代入（3）式得C = -mSin，再将C代入（3） 式，可得到变压器在空载合闸时的磁通为：幣mSin（ t ： ） - m sin :(4)式表明，变压器空载合闸时磁通的大小，与合闸时电压的初相角a有关。它包括两个幅值恒定的正弦交变值， 非周期分量是个 大小由初相角a决定的定值。下面就两种情况进行分析。其一：当a

3、 = 0时，即变压器合闸时电源电压为最大值。此时 磁通为：幣 msi nt(5)其中非周期分量(直流分量)为零。(5)式就是变压器稳态运行 时的磁通表达式。也就是说磁场的建立没有经历瞬态过程而是立即进 入稳态。因此，这时变压器的空载合闸电流也不经历瞬态过程而立即 进入稳态。这种情况下的空载合闸电流不大。 不会引起过电流保护装 置的动作而跳闸。其二：当a = 90时，即变压器合闸时的电流为零。此时磁通为: =msin(90) - m sin90 = mcos，t m其中非周期分量(直流分量)达到最大值-：m。这时磁通的变化 如图1所示g co$ 0) t图1电源电压过零时合闸的磁通变化磁通的最大

4、值可以达到稳态时磁通的两倍2 : m。如果再考虑变压器铁图2由磁化曲线确定合闸电流芯剩磁的影响，合闸时的磁通可达到稳态时的2.22.3倍。由于正常运行时，变压器的磁路已经基本饱和，此时工作点见图2中B点，因而使得对应的激磁电流大大地增加。 在最不利的情况下（电源电压 过零时）合闸，冲击电流达到稳态磁电流的几十倍到百余倍，可达额 定电流的6-8倍（当90 a V 0时，磁通的最大值可以达到m + ;msina ,同样会使变压器的激磁电流过大， 具体程度由初始角a 决定）。由于电阻Ri的存在，将使这个冲击逐渐衰减，衰减的快慢由一次侧绕组的时间常数T 1= Li/Ri决定。一般小变压器约在几个周波后 即可达到稳态值，而大型变压器的误差过程可延续20几秒，但通常在1-2秒后瞬态电流已大大减弱。空载合闸电流的冲击，对变压器本身并没有直接的危害。但是，当它衰减过慢时，会引起过电流保护装置的动作而跳闸， 从而合不上3开关为了解决变压器空载合闸时所引起过听说 动作而跳闸问题，可 以在变压器一次侧串上一个小电阻或在二次侧并联一个大电阻， 用以 减