第五章變壓器過渡過程中過電流現(xiàn)象

(Transientprocessoftransformer)

當(dāng)變壓器突然改變負(fù)載、空載合閘到電源、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)生驟烈的變化，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。第一節(jié)概述第二節(jié)過電流現(xiàn)象

(Overcurrent)一、變壓器空載合閘到電源

變壓器副邊開路空載，原邊合閘接到電源稱為空載合閘當(dāng)時間t=0時空載合閘，電源電壓為：

—合閘時電壓的初相角考慮鐵心飽和，是非線性微分方程不考慮鐵心飽和，瞬變過程中勵磁電流與電感的關(guān)系：穩(wěn)態(tài)分量：暫態(tài)分量：設(shè)合閘時（t=0），鐵心中沒有剩磁,確定積分常數(shù)C

：得到，空載合閘時磁通隨時間的關(guān)系式為：1.當(dāng)電源電壓初相位角時合閘合閘后就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，不發(fā)生瞬態(tài)過程合閘時電壓u為最大值的磁通變化情況自由分量按直流指數(shù)衰減量，當(dāng)時，穩(wěn)態(tài)分量與暫態(tài)分量相加可達(dá)最大值，接近。2.當(dāng)電源電壓初相位角時合閘合閘時電壓u為0的磁通變化情況磁通自由分量初始值的大小與合閘相角有關(guān)。

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)的勵磁電流。

變壓器正常運(yùn)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，磁通可能超過兩倍的，鐵心非常飽和，勵磁電流很大，可達(dá)額定電流的3-5倍。實測波形：結(jié)論：注意：空載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(hù)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，這樣可減少沖擊量，也可使沖擊迅速衰減，合閘完畢，再將該電阻切除。

由于三相變壓器三相互差1200，相位總會在合閘時有一相初相位接近于零，總會有一相電流較大。1.當(dāng)電壓為正弦表達(dá)，α=90o電壓最大時，合閘后直接進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，合閘電流即空載勵磁電流。2.當(dāng)電壓為正弦表達(dá)，α=0o電壓最小時，合閘后過半個周期磁通幅值將達(dá)到約2倍，勵磁電流很大。二、突然短路

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)電流還要大，同時產(chǎn)生的沖擊電流會使機(jī)械力增大。

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。

為了簡單，此圖僅分析單相變壓器突然短路的情況。磁路不飽和，所以可用一次電流表示微分方程：u1i1

雖然突然短路前可能已帶上負(fù)載，但負(fù)載電流比起短路電流很小，可忽略不計。設(shè)時，根據(jù)t=0時的電流，可知大型變壓器突然短路電流最小，直接進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。突然短路電流最大:對于小容量變壓器：對于大容量變壓器：若采用短路阻抗標(biāo)幺值表示，則最大電流標(biāo)幺值為：例：若