會(huì)計(jì)學(xué)1ch三相變壓器的異常運(yùn)行解析實(shí)用第一節(jié)變壓器的空載合閘

變壓器二次側(cè)空載，把一次側(cè)繞組接入電源，稱為變壓器的空載合閘。變壓器正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流很小，一般只有額定電流的2％～10％。但空載合閘到電網(wǎng)的瞬間，勵(lì)磁電流可能急劇增加為正常勵(lì)磁電流的幾十倍，甚至上百倍，空載合閘出現(xiàn)的瞬態(tài)電流沖擊，可能引起系統(tǒng)跳閘。第1頁(yè)/共17頁(yè)變壓器空載合閘第2頁(yè)/共17頁(yè)

在t=0,的初始條件下，上式的解為：

電網(wǎng)電壓按正弦規(guī)律變化，則空載時(shí)一次側(cè)的電壓平衡方程為：表明：磁通的大小與合閘時(shí)電壓的初相角有關(guān)。

忽略r1第3頁(yè)/共17頁(yè)初相角時(shí)合閘

初相角900合閘變壓器原邊電壓與主磁通波形結(jié)論：磁通無(wú)暫態(tài)分量，合閘后立即建立穩(wěn)態(tài)磁通，所以建立此磁通的勵(lì)磁電流不經(jīng)過(guò)瞬變過(guò)程就達(dá)到了穩(wěn)態(tài)勵(lì)磁電流，避免了空載合閘時(shí)沖擊電流的產(chǎn)生，也就是說(shuō)，變壓器在這種情況下合閘最為有利。第4頁(yè)/共17頁(yè)

在空載合閘后半個(gè)周期（）瞬間，磁通達(dá)到最大值，，為正常勵(lì)磁磁通的兩倍。

2.初相角時(shí)合閘

初相角00合閘變壓器原邊電壓與主磁通波形第5頁(yè)/共17頁(yè)

在空載合閘后半個(gè)周期，磁通達(dá)到最大值，為正常勵(lì)磁磁通的兩倍。這個(gè)兩倍的磁通將使鐵心處于嚴(yán)重過(guò)飽和，從而導(dǎo)致勵(lì)磁電流急劇增加，可達(dá)到正常勵(lì)磁電流的幾十甚至上百倍，額定電流的5~8倍。鐵心飽和程度越高，合閘電流也越大。第6頁(yè)/共17頁(yè)

上面討論時(shí)，忽略了一次繞組的電阻，由于實(shí)際情況下，電阻，所以勵(lì)磁電流會(huì)逐漸衰減到正常值，衰減快慢與繞組電阻和電抗有關(guān)。一般小容量變壓器較大，合閘電流衰減快，只需幾個(gè)周期就可以達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。大型變壓器較小，合閘電流衰減慢，有時(shí)可能達(dá)到20s。第7頁(yè)/共17頁(yè)

空載合閘電流對(duì)變壓器本身沒(méi)有多大的危害，但當(dāng)它衰減較慢時(shí)，可能引起過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)作而跳閘。為了避免這種現(xiàn)象，需設(shè)法加速合閘電流的衰減。大型變壓器中，在變壓器一次側(cè)串聯(lián)一個(gè)合閘附加電阻，以減小合閘電流幅值并加快衰減，合閘結(jié)束后將該電阻切除。三相變壓器中，由于三相電壓相位互差，所以合閘時(shí)，總有一相電壓的初相角接近，則總有一相合閘電流較大。

第8頁(yè)/共17頁(yè)第二節(jié)變壓器的突然短路1.突然短路電流突然短路等效電路圖

變壓器運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)繞組發(fā)生突然短路，產(chǎn)生很大的短路電流，為額定電流的十幾到二十倍左右，是一種嚴(yán)重故障，可能造成變壓器損壞。第9頁(yè)/共17頁(yè)

突然短路電流的大小與發(fā)生短路瞬間電源電壓的初相角有關(guān)。（1）突然短路發(fā)生在電壓初相角時(shí)突然短路一發(fā)生就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，短路電流值最小。第10頁(yè)/共17頁(yè)（2）突然短路發(fā)生在電壓初相角時(shí)突然短路電流波形第11頁(yè)/共17頁(yè)

短路電流最大值發(fā)生在短路后半個(gè)周期瞬間，即時(shí)，可求出最大短路電流為：

是突然短路電流的最大值與穩(wěn)態(tài)短路電流最大值的比值，其大小決定于變壓器的和，中、小型變壓器，大容量變壓器。

第12頁(yè)/共17頁(yè)結(jié)論：與成反比，即短路阻抗越小，突然短路電流越大。例如當(dāng)時(shí)，

最大短路電流達(dá)到額定電流的25－30倍，這樣大的沖擊電流會(huì)對(duì)變壓器繞組產(chǎn)生很大的電磁力，對(duì)變壓器安全運(yùn)行有嚴(yán)重影響。為了限制最大短路電流，變壓器的短路阻抗不能太小，但從減小變壓器的電壓變化率角度考慮，短路阻抗也不能太大，所以，變壓器設(shè)計(jì)時(shí)幺全面考慮，以確定一個(gè)合適的。第13頁(yè)/共17頁(yè)2.過(guò)電流的影響突然短路會(huì)引起變壓器產(chǎn)生很大的沖擊過(guò)電流，這個(gè)過(guò)電流對(duì)變壓器的影響主要有兩個(gè)方面，一是產(chǎn)生電磁力，二是使變壓器發(fā)熱。由于變壓器繞組的導(dǎo)線處于漏磁場(chǎng)中，導(dǎo)線中的電流與漏磁場(chǎng)相互作用，在繞組導(dǎo)線上產(chǎn)生電磁力，其大小與漏磁場(chǎng)的磁通密度和導(dǎo)體中電流的乘積成正比。而漏磁場(chǎng)的磁通密度又與電流成正比，所以電磁力與電流的平方成正比。第14頁(yè)/共17頁(yè)變壓器突然短路時(shí)的電流最大值可達(dá)額定值的25-30倍，繞組受到的電磁力將達(dá)到額定時(shí)的400-900倍。且這個(gè)力伴隨沖擊電流同時(shí)產(chǎn)生，時(shí)間很短，斷路器來(lái)不及動(dòng)作。如果變壓器設(shè)計(jì)時(shí)未考慮這個(gè)沖擊力，如此大的電磁力將導(dǎo)致變壓器繞組變形和絕緣損壞。同時(shí)，變壓器繞組的銅耗也隨電流成平方關(guān)系變化，所以，變壓器突然短路時(shí)，繞組的銅耗可達(dá)額定時(shí)的幾百倍，如果不迅速切斷電源，繞組溫度將急劇上升。所以，大型電力變壓器都有過(guò)熱