变压器的过渡过程

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第六节 变压器运行的瞬变过程,一、变压器空载合闸时一次侧的冲击电流,二、,变压器二次侧,突然短路时的冲击电流,三、过电流的影响及预防,四、过电压现象,变压器运行时，如果带的负载或所加电源电压的大小变化不很剧烈，就可以看成是,稳态运行,。分析稳态运行时，认为磁通，电压和电流等的幅值是近似不变的。,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者受到过电压冲击时，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,。,一、变压器空载合闸时一次侧的冲击电流,空载合闸：变压器副边开路，将原边接入电源。,合闸时原方的电动势平衡方程式为：,为与一次绕组交链的全部磁通（主磁通和漏磁通）,为合闸瞬间电源电压的初相角。,为什么要列出微分方程？,忽略原边电阻，则上式为：,解上述,非线性微分方程,，得：,方程通解,方程特解,变压器空载合闸过渡过程,忽略铁心的剩磁，即：时，,强制分量,（周期分量）,自由分量,（非周期分量）,变压器空载合闸过渡过程,主磁通的大小与合闸瞬间,电压的初相角,有关。,问题：,变压器突然合闸后的主磁通变化情况由什么因,素决定？,两种极端情况：,（,1,）若 瞬间变压器空载合闸,即：一次电压过,幅值,瞬间变压器空载合闸。,即：,合闸后磁通立即进入稳定状态，没有瞬变过,程，建立磁通的合闸电流也立即达到稳态空载电流，,避免了冲击电流的产生。,结论：在变压器,一次电压过幅值,时空载合闸至电,网，不会产生冲击电流，是变压器空载合闸,最安全,的情,况。,变压器空载合闸过渡过程,（,2,）若在 瞬间变压器空载合闸,即：一次电压过,零值,瞬间变压器空载合闸。,这时磁通的自由分量 幅值最大为,：,若忽略原边电阻，则忽略自由分量磁通的衰减。,在,合闸后半个周期,，磁通的稳态分量和自由分量叠加后，,磁通达到最大值,，约为：,变压器空载合闸过渡过程,此时变压器铁心深度饱和，相应的激磁电流迅速,增大，可达正常激磁电流值的几十倍到上百倍（约为,额定电流的数倍），该电流称为,激磁涌流,。,变压器空载合闸的瞬变过程一般持续几个到几十,个周波。,变压器空载合闸过渡过程,结论：在变压器,一次电压过零值,时空载合闸至电,网，会产生较大的激磁涌流，是变压器空载合闸,最危,险,的情况。,由于三相变压器彼此相差,120,度相位差，合闸时,总有一相电压的初相角接近于零，因此总有一相的空,载合闸电流较大。,激磁涌流可能使变压器的过电流保护装置误动作，使变压器无法正常合闸。,变压器空载合闸过渡过程,整定保护装置的动作电流躲过激磁涌流。,变压器空载合闸采取的防护措施：,选择,选择正确的合闸时刻进行空载合闸；,在变压器原边串入一个合闸电阻，合闸完后再将该电阻切除；,变压器空载合闸过渡过程,二、,变压器二次侧,突然短路时的冲击电流,变压器二次侧,突然短路：变压器一次侧加额定电,压，二次侧负载突然短路。,突然短路时的微分方程为：,解上述非线性微分方程，得：,为稳态短路电流的有效值；,为短路阻抗角；,为短路电流自由分量,衰减时间常数；,式中：,变压器突然短路过渡过程,若认为短路前空载，即 时，,强制分量,（周期分量）,自由分量,（非周期分量）,变压器突然短路过渡过程,问题,：突然短路电流的变化情况由什么因素决定？,与短路发生瞬间电压的初相角有关,两种极端情况：,即：变压器一次电压过,幅值,时发生短路。,（,1,）若 瞬间变压器二次侧突然短路,变压器突然短路过渡过程,这时短路电流的自由分量为,0,，短路后电流立即,进入稳定状态，没有瞬变过程，不会出现冲击电流。,结论：在变压器,一次电压过幅值,时变压器二次,侧突然短路，不会产生冲击电流，是变压器突然短,路中,最安全,的情况。,变压器突然短路过渡过程,即：在变压器一次电压过,零值,时发生短路。,（,2,）若在 瞬间变压器二次侧突然短路,这时，短路电流的自由分量幅值最大为：,在短路后半个周期 时，短路电流的稳态分量和自由分量相叠加，短路电流瞬时值达到最大。,变压器突然短路过渡过程,冲击电流倍数：,对中、小型变压器：,对大型变压器：,用标么值表示短路电流：,变压器突然短路过渡过程,例如：,问题：,为限制变压器短路电流幅值，设计变压器时,应当设计的大些好还是小些好？,实际变压器突然短路时产生的冲击电流可达额定电流的,25,30,倍。,变压器突然短路过渡过程,问题：,变压器短路阻抗过大有哪些危害？,变压器突然短路过渡过程,设计变压器时应当统筹考虑限制,短路电流,和限制,电压变化率,两方面的要求。,对于三相变压器，由于各相电压彼此相差,120,0,，发生三相突然短路时，总有一相会处在短路电流最大或接近最大的情况。,结论：在变压器,一次电压过零值,时二次侧发生短路，会产生极大的冲击电流，是变压器二次侧突然短路中,最危险,的情况。,三、过电流的影响及防护,（,1,）发热现象,变压器激磁涌流和短路冲击电流持续时间很短，,不会造成变压器产生较高温升。,（,2,）冲击电磁力,变压器突然短路时产生的冲击电流可达额定电流的,25,30,倍,，它会在变压器绕组上产生很大的电磁力，严重时可能使变压器绕组变形而损坏。,变压器突然短路时的电磁力：,过,电流的影响及防护,在发生突然短路时，变压器的绕组处在漏磁场中，绕组中的电流与漏磁场相互作用，在绕组的导线中产生电磁力，严重时可达到额定运行时的,400,900,倍,！,在继电保护装置动作前，变压器绕组上会承受,巨大的电磁力作用。绕组上承受的电磁力包括,径向,力,和,轴向力,。,变压器进行突然短路试验。,防护措施：,过,电流的影响及防护,限制短路电流；,加强绕组机械强度,四、过电压现象,变压器运行时，由于某种原因使得变压器承受的,电压超过它的最大允许工作,电压时，称为过电压。,输电线路遭到雷击，有电压冲击波进入变压器,变电站拉闸、合闸操作,系统短路等事故操作,以下情况都会使变压器出现过电压现象：,常用的变压器过电压保护措施：,过,电压的影响及防护,过电压持续时间虽然不长，对变压器的影响却很大，它可能导致绝缘击穿。,安装避雷器,加强绕组的绝缘,增大绕组的匝间电容；,采用中性点接地系统,变压器瞬变过程,小结,变压器的瞬变过程有,过电流,和,过电压,两种。瞬变过程所经历的时间虽然很短，但可能使变压器遭到损坏。,过电流发生在,空载合闸,与,突然短路,瞬间，不论是空载合闸还是突然短路，冲击电流的大小都与初始条件有关。,一次电压过零时进行空载合闸会产生较大的,激磁涌流,，一次电压过零时发生突然短路会产生极大的,短路冲击电流,。,突然短路的冲击电流将产生极大的电磁力，可能造成变压器绕组的支撑件和绝缘损坏。,激磁涌流作用下，会使变压器过电流保护装置动作，造成变压器无法正常合闸。,由于三相变压器彼此相位差,120,0,，三相变压器总会有一相出现激磁涌流或短路冲击电流，因此上述分析具有普遍意义。,变压器瞬变过程小结,在,变电站遭雷击或变压器进行拉、合闸操作时，变压器均会出现过电压现象。,过电压可能使变压器因绕组绝缘击穿而损坏。,变压器过电压、过电流均应当采取相应的防护措施。,变压器瞬变过程小结,