《变压器暂态》PPT课件.ppt

电机技术(下) 揭慧萍,复习,常用分析式及应用: 变压器原理: 变压器参数的意义: 变压器并联运行的条件:,4.3 变压器空载投入,一、空载合闸： 现象：合闸时出现冲击电流励磁涌流 原因：一次侧相当于一个有铁芯的线圈，合闸前线圈内仅有少量剩磁，根据楞次定律合闸前后瞬间的磁通量不发生变化，此时的等效电路如图，如忽略r1，并设合闸瞬间变压器内的剩磁为零，则有可能出现：,1）电压初相位=90度时，由于电路近似为感性，电流滞后电压90度，若忽略线圈的损耗，认为电流与磁通同相位，即磁通滞后电压90度,由波形图可见，合闸瞬间，磁通由零开始变化，励磁电流为正常励磁电流即空载电流，很小，即合闸后马上进入稳定空载状态。,2）电压初相位=0度时，磁通的初相位为-90度 由电源电压产生的磁通此刻为反向峰值，变压器一次线圈此时相当于一个大电感，不允许穿过线圈内的磁通量发生突变，故在一次侧由感应电势、感应电流产生一个磁通暂态分量，以抵消电源电压所建立磁通带来的磁通突变，使合闸瞬间，变压器内的磁通由零开始变化，但过了半个周期后，磁通的暂态分量与稳态分量的叠加值将达到接近于2倍稳态峰值，使变压器铁芯深度饱和，而与磁通对应的励磁电流将达到空载电流的几十到上百倍，为额定电流的58倍，即励磁涌流。,2、影响励磁涌流的因素： 电源电压的初相位；（但三相变压器中总有合闸瞬间电压初相不为90度的相，故在合闸瞬间总会出现励磁涌流） 一次侧绕组电阻；（由于该电阻的存在，励磁涌流将被逐渐衰减，其时间常数T=L1/R1，可见一次侧电阻越大，则衰减所需时间越短） 剩磁的大小及方向。（当剩磁与磁通的稳态分量反方向时，会产生较大的暂态分量使铁芯饱和程度更深，从而产生更大的励磁涌流）,3、励磁涌流的影响：引起保护装置误动，导致变压器无法正常合闸。 4、解决方法： 1）选择合适的保护装置，避开励磁涌流； 2）利用R1对励磁涌流的衰减作用，串入电阻。,#：变压器的冲击合闸试验： 冲击试验的目的： 1）检查变压器绝缘强度能否承受全电压或操作过电压（在拉开空载变压器时，可能产生操作过电压。在电力系统不接地或经消弧线圈接地时，过电压幅值可达44.5倍相电压，中性点直接接地时可达3倍相电压） 2）检查变压器的机械强度（当绕组机械强度不够时，变压器空载投入时的励磁涌流会变形引起绕组变形） 3）检查继电保护装置的整定值是否合适（空载合闸时是否会应励磁涌流而误动） （1）冲击试验次数。新投变压器5次，大修变压器3次。 （2）每次冲击试验均应检查变压器有无异音、异状。 （3）每一次冲击试验，至少不少于10min，并记录空载电流和励磁涌流。,4.2 突然短路,1、现象：此时，变压器内的电流由正常负载电流变为短路电流，由于短路电抗的存在，变压器中将产生一个感应电势及电流，阻碍原电流的变化。此时，变压器内部的电流等于稳态短路电流与暂态短路电流分量的叠加，数值与电压的初相位有关，因为负载电流相对短路电流而言很小，如忽略不计，则：,电压初相位=90度时，由于电路近似为感性，电流滞后电压90度，此时电流的初始值为零，变压器进入稳定短路状态。 电压初相位=0度时，电流的初始值为反向最大值，变压器内由于短路电抗的存在产生感应电势及电流，阻碍电流的突变，该暂态分量与稳态短路电流叠加，使短路电流由零开始变化，约半周期后出现最大值，数值可达额定电流的几十倍。,2、影响突然短路电流大小的因素： 1）电源电压的初相位；（但三相变压器中总有短路瞬间电压初相不为90度的相，故在短路瞬间总会出现很大是短路电流） 2）短路阻抗的大小； 3）突然短路前变压器的负荷电流大小及方向。 3、突然短路电流的危害： 1）强大电磁力作用导致绕组变形：突然短路时绕组承受的电磁力是正常运行时的几百倍，瞬间作用将致绕组变形。 2）绕组过热。,4、防范措施： 1）加固绕组、加强绝缘：例如浸漆、包扎、压紧、采用干式变压器等； 2）合理设计短路阻抗。 例如配电变压器，由于二次极易发生短路现象，故设计时应选择较大的短路阻抗，且用干式变压器比采用油浸变压器的短路承受能力强。,例：一台三相变压器，Y/Y连接， SN=100KVA，U1N/U2N=6000/400V，ZK=19.85当二次侧突然短路时，不计短路电流自由分量的衰减，求突然短路时，一次及二次侧出现的短路电流最大值。 解：IK1= U1N/（1.732ZK）=6000/（1.73219.85）=174.52 A IK1max=21.414 IK1=21.414174.52=493.54A K=6000/400=15 IK2max =K IK1max=493.5415=7403.1A,4.4 变压器的常见故障,故障现象： 变压器运行时声音发生异常、温度异常升高（相同负载情况下温度高于历史值或负载不变温度却持续升高）、电流增大或异常、电压异常、油位异常、油色异常、保护动作、冒烟、漏油等。,故障发生部位：绕组（短路、断路）、铁芯（接地不良或多点接地）、附件（油枕、呼吸器） 基本查找、判断方法： 感官判