變壓器的瞬變過程--第六章

1、第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 當(dāng)變壓器突然改變負載、空載合閘到當(dāng)變壓器突然改變負載、空載合閘到電源、二次繞組突發(fā)短路或受到過電壓沖電源、二次繞組突發(fā)短路或受到過電壓沖擊等，變壓器各電磁量就要發(fā)生驟烈的變擊等，變壓器各電磁量就要發(fā)生驟烈的變化，其持續(xù)過程稱為過渡過程?；?，其持續(xù)過程稱為過渡過程。 分析變壓器的過渡過程，主要是由于此分析變壓器的過渡過程，主要是由于此過程會出現(xiàn)過電壓或過電流，在極短的時間過程會出現(xiàn)過電壓或過電流，在極短的時間內(nèi)也會對變壓器造成破壞。內(nèi)也會對變壓器造成破壞。 變壓器副邊開路空載，原邊合閘接到電源稱為變壓器副邊開路空載，原邊合閘接到電源稱為空載合閘空載合閘設(shè)穩(wěn)態(tài)空載運行時不考

2、慮鐵心飽和問題設(shè)穩(wěn)態(tài)空載運行時不考慮鐵心飽和問題k2N1N0i1u當(dāng)時間當(dāng)時間t=0時空載合時空載合閘閘 ，則電源電壓為：，則電源電壓為：1102UU Sinta 合閘時電壓合閘時電壓 的初相角的初相角 01U一、變壓器空載合閘到電源一、變壓器空載合閘到電源10 1102tdNi rU Sintadt101tNiL1111012ttdrNNU SintadtL 瞬變過程中勵磁電流瞬變過程中勵磁電流 與電感與電感 的關(guān)系：的關(guān)系：1L0i解常系數(shù)非齊次微分方程得：解常系數(shù)非齊次微分方程得：110rtLtmSintace 101190Ltgr磁通與電源電壓的相位差磁通與電源電壓的相位差 合閘后微分

3、方程式為：合閘后微分方程式為：110rtLtphmCostace 設(shè)合閘時（設(shè)合閘時（t=0），鐵心中沒有剩磁（），鐵心中沒有剩磁（ ）：）： 00t1.當(dāng)電源電壓初相位角當(dāng)電源電壓初相位角 時合閘：時合閘： 00900cos90sintmmtt 合閘后就進入穩(wěn)定狀態(tài)，不發(fā)生瞬整過程合閘后就進入穩(wěn)定狀態(tài)，不發(fā)生瞬整過程 t,01uu2.當(dāng)電源電壓初相位角當(dāng)電源電壓初相位角 時合閘：時合閘： 00011cosrtLtmmte 自由分量是直流指數(shù)衰減量，自由分量是直流指數(shù)衰減量， 時時 最最大，當(dāng)大，當(dāng) 時，穩(wěn)整分量與暫整分量相加時，穩(wěn)整分量與暫整分量相加可達可達2m0t m0180tt0pht1

4、u 當(dāng)已知變壓器空載接通電源其磁通隨時間變當(dāng)已知變壓器空載接通電源其磁通隨時間變化關(guān)系后，可根據(jù)磁化特性曲線找出相應(yīng)的勵磁化關(guān)系后，可根據(jù)磁化特性曲線找出相應(yīng)的勵磁電流。電流。 變壓器正常運行時，磁路設(shè)計得已經(jīng)有點飽變壓器正常運行時，磁路設(shè)計得已經(jīng)有點飽和，若在最不利的空載接通電源，磁通可能超過和，若在最不利的空載接通電源，磁通可能超過兩倍的兩倍的 ，鐵心非常飽和，勵磁電流，鐵心非常飽和，勵磁電流 很大，很大，可達額定電流的可達額定電流的3-5倍。倍。m0mim2m0t0i0mi0i 在變壓器空載接通電源的過程中，隨著自由在變壓器空載接通電源的過程中，隨著自由分量磁通的衰減，勵磁電流也要衰減，

5、衰減的時分量磁通的衰減，勵磁電流也要衰減，衰減的時間常數(shù)為：間常數(shù)為： 一般小型變壓器衰減得快，約幾個周波即可一般小型變壓器衰減得快，約幾個周波即可達到穩(wěn)態(tài)，大型的變壓器衰減得慢一些，有時可達到穩(wěn)態(tài)，大型的變壓器衰減得慢一些，有時可達十幾秒。達十幾秒。11LTRt0omi1i 空載合閘電流對變壓器本身沒有多大?？蛰d合閘電流對變壓器本身沒有多大危害，但若衰減較慢時，可能引起過電流保護害，但若衰減較慢時，可能引起過電流保護裝置動作而跳閘。為了避免這種情況，在變裝置動作而跳閘。為了避免這種情況，在變壓器原邊串一個附加電阻，這樣可減少沖擊壓器原邊串一個附加電阻，這樣可減少沖擊量，也可使沖擊迅速衰減，合

6、閘完畢，再將量，也可使沖擊迅速衰減，合閘完畢，再將該電阻切除。該電阻切除。 由于三相變壓器三相互差由于三相變壓器三相互差1200，相位總，相位總會在合閘時有一相初相位接近于零，總會會在合閘時有一相初相位接近于零，總會有一相電流較大。有一相電流較大。 變壓器穩(wěn)態(tài)短路電流已經(jīng)是額定電流的十幾變壓器穩(wěn)態(tài)短路電流已經(jīng)是額定電流的十幾倍到二十幾倍左右，突然短路電流比穩(wěn)態(tài)電流還倍到二十幾倍左右，突然短路電流比穩(wěn)態(tài)電流還要大，同時產(chǎn)生的沖擊電流會使機械力增大。要大，同時產(chǎn)生的沖擊電流會使機械力增大。 三相變壓器故障短路各種各樣：一相接地、三相變壓器故障短路各種各樣：一相接地、兩相短路、兩相接地、三相短路等。

7、兩相短路、兩相接地、三相短路等。 為了簡單，此為了簡單，此圖僅分析單相變壓圖僅分析單相變壓器突然短路的情況。器突然短路的情況。 當(dāng)變壓器一次繞組接額定電壓當(dāng)變壓器一次繞組接額定電壓 ，二，二次繞組發(fā)生突然短路，原次繞組發(fā)生突然短路，原 “ T ” 形等效電路形等效電路 可簡化為可簡化為 “一一” 形等效電路。形等效電路。1U0ImRmjX12EE1I1R1jX1U2R2jX2I1I1R1jX1U2R2jX2I 由于由于 使磁路不飽和，電感使磁路不飽和，電感可為常數(shù)，所以可用一次電流表示微分方程：可為常數(shù)，所以可用一次電流表示微分方程：/11221I ZI ZU110sin()kkimdiLi

8、RUtdtkkXL1I1R1jX1U2R2jX/12kXxx 短路電抗短路電抗 /12kRrr 短路電阻短路電阻 雖然突然短路前可能已帶上負載，但負載電雖然突然短路前可能已帶上負載，但負載電流比起短路電流很小，可忽略不計。流比起短路電流很小，可忽略不計。 設(shè)設(shè) 時，時，0t 10i 111iii1102211022 in()() in()()kkmkkkkRtLmkkkkULSttgRRLULStgeRRL12kkLtgR11002()()KKRtLkiICoseCostkkRL111222mkkkkUUIZRX當(dāng)當(dāng) 時發(fā)生突然短路：時發(fā)生突然短路：00012()KKRtLikiIeCos t1max1112()1 (1) 22KKKKRLkkkkRLiIeCosIKIe11KKkRLKe 其中：其中：當(dāng)當(dāng) 時時 為最大值：為最大值：t1i11 , 1.21.323kkkRKL11 , 1.71.81015kkkRKL1max1