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文档简介
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
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