ch三相变压器的异常运行解析实用

会计学1ch三相变压器的异常运行解析实用第一节变压器的空载合闸

变压器二次侧空载，把一次侧绕组接入电源，称为变压器的空载合闸。变压器正常运行时，励磁电流很小，一般只有额定电流的2％～10％。但空载合闸到电网的瞬间，励磁电流可能急剧增加为正常励磁电流的几十倍，甚至上百倍，空载合闸出现的瞬态电流冲击，可能引起系统跳闸。第1页/共17页变压器空载合闸第2页/共17页

在t=0,的初始条件下，上式的解为：

电网电压按正弦规律变化，则空载时一次侧的电压平衡方程为：表明：磁通的大小与合闸时电压的初相角有关。

忽略r1第3页/共17页初相角时合闸

初相角900合闸变压器原边电压与主磁通波形结论：磁通无暂态分量，合闸后立即建立稳态磁通，所以建立此磁通的励磁电流不经过瞬变过程就达到了稳态励磁电流，避免了空载合闸时冲击电流的产生，也就是说，变压器在这种情况下合闸最为有利。第4页/共17页

在空载合闸后半个周期（）瞬间，磁通达到最大值，，为正常励磁磁通的两倍。

2.初相角时合闸

初相角00合闸变压器原边电压与主磁通波形第5页/共17页

在空载合闸后半个周期，磁通达到最大值，为正常励磁磁通的两倍。这个两倍的磁通将使铁心处于严重过饱和，从而导致励磁电流急剧增加，可达到正常励磁电流的几十甚至上百倍，额定电流的5~8倍。铁心饱和程度越高，合闸电流也越大。第6页/共17页

上面讨论时，忽略了一次绕组的电阻，由于实际情况下，电阻，所以励磁电流会逐渐衰减到正常值，衰减快慢与绕组电阻和电抗有关。一般小容量变压器较大，合闸电流衰减快，只需几个周期就可以达到稳态值。大型变压器较小，合闸电流衰减慢，有时可能达到20s。第7页/共17页

空载合闸电流对变压器本身没有多大的危害，但当它衰减较慢时，可能引起过电流保护装置动作而跳闸。为了避免这种现象，需设法加速合闸电流的衰减。大型变压器中，在变压器一次侧串联一个合闸附加电阻，以减小合闸电流幅值并加快衰减，合闸结束后将该电阻切除。三相变压器中，由于三相电压相位互差，所以合闸时，总有一相电压的初相角接近，则总有一相合闸电流较大。

第8页/共17页第二节变压器的突然短路1.突然短路电流突然短路等效电路图

变压器运行时，二次侧绕组发生突然短路，产生很大的短路电流，为额定电流的十几到二十倍左右，是一种严重故障，可能造成变压器损坏。第9页/共17页

突然短路电流的大小与发生短路瞬间电源电压的初相角有关。（1）突然短路发生在电压初相角时突然短路一发生就进入稳定状态，短路电流值最小。第10页/共17页（2）突然短路发生在电压初相角时突然短路电流波形第11页/共17页

短路电流最大值发生在短路后半个周期瞬间，即时，可求出最大短路电流为：

是突然短路电流的最大值与稳态短路电流最大值的比值，其大小决定于变压器的和，中、小型变压器，大容量变压器。

第12页/共17页结论：与成反比，即短路阻抗越小，突然短路电流越大。例如当时，

最大短路电流达到额定电流的25－30倍，这样大的冲击电流会对变压器绕组产生很大的电磁力，对变压器安全运行有严重影响。为了限制最大短路电流，变压器的短路阻抗不能太小，但从减小变压器的电压变化率角度考虑，短路阻抗也不能太大，所以，变压器设计时幺全面考虑，以确定一个合适的。第13页/共17页2.过电流的影响突然短路会引起变压器产生很大的冲击过电流，这个过电流对变压器的影响主要有两个方面，一是产生电磁力，二是使变压器发热。由于变压器绕组的导线处于漏磁场中，导线中的电流与漏磁场相互作用，在绕组导线上产生电磁力，其大小与漏磁场的磁通密度和导体中电流的乘积成正比。而漏磁场的磁通密度又与电流成正比，所以电磁力与电流的平方成正比。第14页/共17页变压器突然短路时的电流最大值可达额定值的25-30倍，绕组受到的电磁力将达到额定时的400-900倍。且这个力伴随冲击电流同时产生，时间很短，断路器来不及动作。如果变压器设计时未考虑这个冲击力，如此大的电磁力将导致变压器绕组变形和绝缘损坏。同时，变压器绕组的铜耗也随电流成平方关系变化，所以，变压器突然短路时，绕组的铜耗可达额定时的几百倍，如果不迅速切断电源，绕组温度将急剧上升。所以，大型电力变压器都有过热