变压器绕组中的波过程课件

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,*,高电压技术,高电压工程系,林福昌，李 化,作业,第,7,章：,1,、,2,、,3,、,4,、,7,、,8,2,7,.8 变压器绕组中的波过程,经常,受到来自线路的过电压的侵袭。,电磁振荡,过程将在,绕组绝缘上,感应出过电压,。,3,绕组结构，主绝缘与纵绝缘,过电压：绕组电位变化引起,4,7,.8.1 单相变压器绕组的波过程,杂散电容：,绕组匝间,绕组对地（外壳）之间,电位按电感分布？,5,在不计互感、电阻和电导情况下的等值电路,L,0,单位长度上的自感，,C,0,单位长度上的对地电容；,K,0,单位长度上的匝间电容；,l,变压器绕组的长度；,绕组末端中性点接地与否,K,一、起始电位分布与入口电容,6,A、B,由初始条件决定,无穷长直角波作用下的初始电位分布,7,(1)绕组末端接地,边界条件：,得，,8,绕组电位初始分布,C,0,的作用,(2)绕组末端开路,边界条件：,得，,10,绕组电位初始分布,C,0,的作用,11,(,a),末端接地,(,b),末端开路,两种情况的对比,12,1),l,越大，不均匀性越明显，一般变压器,510,。,当,l,5,时，末端开路和末端接地的情况基本相同。,取决于,绕组全部对地电容,C,0,l,和全部匝间电容,K,0,/l,4)最大电位梯度出现在绕组首端,起始电位分布特点,13,对应的工程实际情况,雷电波入侵、变压器外部闪络时,绕组中电磁振荡过程在10,s,还未发展起来，绕组中的电位分布与起始电位分布非常接近，由杂散电容链决定。首端匝间绝缘受到严重威胁。,入口电容,变压器电容链的等值表示,。,CT,越大，影响时间越长。,14,稳态情况下，电感短路，电容开路，电位分布取决于绕组电阻，分布均匀,。,二、稳态电位分布和振荡过程,15,U,最大,U,稳态,（,U,稳态,U,初始,）2,U,稳态,U,初始,振荡过程,16,过渡过程的特点,振荡激烈程度与稳态、初始电位分布差有关。,起始电压分布时（,t=0,），最大电位梯度在首端（,U,0,）,。,在随后的振荡过程中，其他地方可能出现很高的电位梯度。,与冲击电压波形有关。,波头时间越长，振荡越缓和，最大对地电压和电位梯度都将下降。,波尾时间越短，振荡还未充分发展，外加电压已经减小，绕组中的对地电压和电位梯度也下降。,17,工程实例：截波侵入绕组,1绕组的入口电容,2,管型避雷器或者设备闪络,L,入口线段的电感,u,可看成是,u,1,和,u,2,的叠加。,u,2,的幅值可接近,u,1,的2倍，而且非常陡。因此将在绕组上产生很高的过电压，危及到变压器的纵绝缘。,对,电力变压器必须进行截波冲击试验。,18,三、改善绕组中电位分布的方法,降低来波陡度与幅值。,减小振荡，改善初始电位分布，接近稳态分布。,19,改善电位分布的办法,20,(,1,）补偿对地电容的影响,-,静电补偿,1静电环高压端,2绕组的线饼,3静电匝,4静电匝的绝缘,5垫圈,真正实现全补偿是很难的，也没有必要。,一般只要部分补偿，使得绕组各处电位都不超过,0,就可以了。,对220,kV,以上的变压器，会显著增加体积和重量。,21,(,2,）增大纵向电容,减小,l,，,也可以减小不均匀性。,也即增大纵向电容,K,0,由于安装和绝缘限制，通常只用在首端附近的几个线饼中。,22,7.8.2,三相绕组中的波过程,雷电冲击波可能从一相、两相或者三相接入；,三绕组变压器的波过程与单相变压器基本相同。,一、星形接线中性点接地（,Y,0,）,三相间相互影响很小，可按三个独立的单相绕组波过程分析。,23,二、星形接线中性点不接地（,Y）,一相进波：后两相等效为并联、末端短路。,24,两相进波时,可按照单相进波的叠加计算波过程。,中性点稳态电位为2/3,U,0,，,最大电位为4/3,U,0,三相进波时,中性点最大电位为首端电位的2倍。,25,三、三角形接线,一相入侵时：因此,B、C,两端点相当于接地。在,AB、AC,绕组中的波过程与末端接地时的相同。,26,两相或三相入侵时：,用叠加法分析。,1,A,端或,B,端进波时的初始分布,2,A,端或,B,端进波时的稳态分布,3,A、B,端同时进波时的初始分布,4,A、B,端同时进波时的稳态分布,最高电位在中点处,27,7.8.3,冲击电压在绕组间的传递,由于互阻抗，存在相互感应。,1 静电感应,2 电磁感应,可分别计算,后叠加。,28,一、绕组间的静电感应,电容耦合引起，与变比无关。,在绕组2开路时,低压绕组和很多线路相连，因此，还有很多电容和,C,20,并联，此时,U,2,不大。,空载时，需要进行过电压防护。,29,二、绕组间的电磁感应,电流所产生的磁通引起。,低压绕组冲击强度高，只是在从低压感应到高压时才有危险。,30,7.8,变压器绕组波过程,7.8.1,单相变压器绕组中的波过程,7.8.2,三相变压器绕组中的波过程,7.8.3,冲击电压在绕组中的传递,7.9,旋转电机中的波过程,7,线路与绕组中的波过程,31,7.9,旋转电机绕组中的波过程,已有保护措施可使来,波陡度平缓，波头时间大于10,us,。,k,0,du/,dt,都很小，因此可忽略,K,的影响。,可视为具有,一定波阻抗的传输线。,旋转电机：,发电机、同步调相机和大型电动机等。,32,一、波阻抗及波速,电机槽内部分和端部部分,L,0,、,C,0,不同，波阻和波速不同，一般看宏观的平均值。,波阻抗与电机容量、电压和转速有关。,电压,升高,每槽匝数增加电感变大 波阻抗增加,容量,加大,导线半径增加 每格匝数减小电容增加，电感减小 波阻抗,减小,33,波速,容量加大,电容增加，电感减小 一般电感的减小的影响没有电容的增加那么快波速下降,34,二、波在电机绕组中的传播,铁损等损耗大，衰减和变形都很严重。,中小容量的电机：,0.0005,m,-1,;,大容量电机：,0.0015,m,-1,最大电位梯度在首端。,允许来波最大陡度,一般将进波陡度限制在5,kV/us,以下。,匝间冲击电压,35,