变压器的瞬变过程--第六章

1、第一节第一节 概述概述 当变压器突然改变负载、空载合闸到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。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。内也会对变压器造成破坏。 变压器副边开路空载，原边合闸接到电源称为变压器副边开路空载，原边合闸接到电源称为空载合闸空载合闸设稳态空载运行时不考

2、虑铁心饱和问题设稳态空载运行时不考虑铁心饱和问题k2N1N0i1u当时间当时间t=0时空载合时空载合闸闸 ，则电源电压为：，则电源电压为：1102UU Sinta 合闸时电压合闸时电压 的初相角的初相角 01U一、变压器空载合闸到电源一、变压器空载合闸到电源10 1102tdNi rU Sintadt101tNiL1111012ttdrNNU SintadtL 瞬变过程中励磁电流瞬变过程中励磁电流 与电感与电感 的关系：的关系：1L0i解常系数非齐次微分方程得：解常系数非齐次微分方程得：110rtLtmSintace 101190Ltgr磁通与电源电压的相位差磁通与电源电压的相位差 合闸后微分

3、方程式为：合闸后微分方程式为：110rtLtphmCostace 设合闸时（设合闸时（t=0），铁心中没有剩磁（），铁心中没有剩磁（ ）：）： 00t1.当电源电压初相位角当电源电压初相位角 时合闸：时合闸： 00900cos90sintmmtt 合闸后就进入稳定状态，不发生瞬整过程合闸后就进入稳定状态，不发生瞬整过程 t,01uu2.当电源电压初相位角当电源电压初相位角 时合闸：时合闸： 00011cosrtLtmmte 自由分量是直流指数衰减量，自由分量是直流指数衰减量， 时时 最最大，当大，当 时，稳整分量与暂整分量相加时，稳整分量与暂整分量相加可达可达2m0t m0180tt0pht1

4、u 当已知变压器空载接通电源其磁通随时间变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化关系后，可根据磁化特性曲线找出相应的励磁电流。电流。 变压器正常运行时，磁路设计得已经有点饱变压器正常运行时，磁路设计得已经有点饱和，若在最不利的空载接通电源，磁通可能超过和，若在最不利的空载接通电源，磁通可能超过两倍的两倍的 ，铁心非常饱和，励磁电流，铁心非常饱和，励磁电流 很大，很大，可达额定电流的可达额定电流的3-5倍。倍。m0mim2m0t0i0mi0i 在变压器空载接通电源的过程中，随着自由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，

5、衰减的时分量磁通的衰减，励磁电流也要衰减，衰减的时间常数为：间常数为： 一般小型变压器衰减得快，约几个周波即可一般小型变压器衰减得快，约几个周波即可达到稳态，大型的变压器衰减得慢一些，有时可达到稳态，大型的变压器衰减得慢一些，有时可达十几秒。达十几秒。11LTRt0omi1i 空载合闸电流对变压器本身没有多大危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

6、闸完毕，再将量，也可使冲击迅速衰减，合闸完毕，再将该电阻切除。该电阻切除。 由于三相变压器三相互差由于三相变压器三相互差1200，相位总，相位总会在合闸时有一相初相位接近于零，总会会在合闸时有一相初相位接近于零，总会有一相电流较大。有一相电流较大。 变压器稳态短路电流已经是额定电流的十几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。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、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。

7、两相短路、两相接地、三相短路等。 为了简单，此为了简单，此图仅分析单相变压图仅分析单相变压器突然短路的情况。器突然短路的情况。 当变压器一次绕组接额定电压当变压器一次绕组接额定电压 ，二，二次绕组发生突然短路，原次绕组发生突然短路，原 “ T ” 形等效电路形等效电路 可简化为可简化为 “一一” 形等效电路。形等效电路。1U0ImRmjX12EE1I1R1jX1U2R2jX2I1I1R1jX1U2R2jX2I 由于由于 使磁路不饱和，电感使磁路不饱和，电感可为常数，所以可用一次电流表示微分方程：可为常数，所以可用一次电流表示微分方程：/11221I ZI ZU110sin()kkimdiLi

8、RUtdtkkXL1I1R1jX1U2R2jX/12kXxx 短路电抗短路电抗 /12kRrr 短路电阻短路电阻 虽然突然短路前可能已带上负载，但负载电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。流比起短路电流很小，可忽略不计。 设设 时，时，0t 10i 111iii1102211022 in()() in()()kkmkkkkRtLmkkkkULSttgRRLULStgeRRL12kkLtgR11002()()KKRtLkiICoseCostkkRL111222mkkkkUUIZRX当当 时发生突然短路：时发生突然短路：00012()KKRtLikiIeCos t1max1112()1 (1) 22KKKKRLkkkkRLiIeCosIKIe11KKkRLKe 其中：其中：当当 时时 为最大值：为最大值：t1i11 , 1.21.323kkkRKL11 , 1.71.81015kkkRKL1max1