变压器和电机绕组内的暂态过程

1、3 变压器和电机绕组内的暂态过程变压器和电机绕组内的暂态过程主要内容主要内容n直角波电压作用于变压器绕组的暂态过程直角波电压作用于变压器绕组的暂态过程 n沿输电线路侵入的电压波作用于变压器绕组的沿输电线路侵入的电压波作用于变压器绕组的暂态过程暂态过程 n变压器绕组的内部保护变压器绕组的内部保护 n冲击电压在变压器绕组间的传递冲击电压在变压器绕组间的传递n旋转电机绕组内的暂态过程旋转电机绕组内的暂态过程 3.1 直角波电压作用于变压器绕组的暂态过程直角波电压作用于变压器绕组的暂态过程 初始电压分布和入口电容初始电压分布和入口电容 0t瞬间变压器绕组的等值电路瞬间变压器绕组的等值电路 00KC00

2、llABUAeBealalalalalaleeeUBeeeUA0000( )a l xa l xalLshlxUu xeeUeesh l00( )a l xa l xalalchlxUu xeeUeech l n一般连续式变压器绕组的一般连续式变压器绕组的l值为值为510。变压器绕组的末端不。变压器绕组的末端不论接地与否，其初始电压分布均相同，按指数规律分布。论接地与否，其初始电压分布均相同，按指数规律分布。 n最大电位梯度出现在绕组的首端。冲击电压波作用于变压器最大电位梯度出现在绕组的首端。冲击电压波作用于变压器绕组初瞬，绕组首端的电位梯度是平均电位梯度的绕组初瞬，绕组首端的电位梯度是平均电

3、位梯度的l倍。倍。 l越大，电位分布越不均匀，相应绕组的抗冲击能力越差。越大，电位分布越不均匀，相应绕组的抗冲击能力越差。（危及变压器绕组的首端匝间绝缘危及变压器绕组的首端匝间绝缘 ） n变压器绕组中的电磁振荡过程在10s以内尚未发展起来，在这段时间内变压器绕组的特性主要由其纵向电容和对地电容组成的电容链决定，对首端来说相当于一个等效集中电容Cr，称为变压器的入口电容。 稳态电压分布和振荡过程稳态电压分布和振荡过程 在无限长直角电压波作用下的稳态电压分布在无限长直角电压波作用下的稳态电压分布 n对于末端接地的绕组对于末端接地的绕组n对于末端开路的绕组对于末端开路的绕组 n振荡过程中所能达到的最

4、大过电压振荡过程中所能达到的最大过电压 lxUxu10 0Uxu(cmU稳态值振荡幅值稳态值稳态值初始值)2稳态值初始值n最大电位梯度均出现在绕组首端，其值等于U0，对变压器绕组的纵绝缘（匝间绝缘）有危害 。n绕组内的波过程除了与电压波的幅值有关外，还与作用在绕组上的冲击电压波形有关。过电压波的波头时间越长（陡度越小），由于电感分流的影响，振荡过程的发展比较和缓，绕组各点的最大对地电压和纵向电位梯度都将下降；反之则振荡越激烈。波尾也有影响，在短波作用下，振荡过程尚未充分激发起来时，外加电压已经大为减小，导致绕组各点的对地电压和电位梯度也比较低。 截波作用下绕组内的最大电位梯度将比全波作用时大，

5、截波作用下绕组内的最大电位梯度将比全波作用时大，会在变压器绕组中产生很大的电位梯度，从而危及变压会在变压器绕组中产生很大的电位梯度，从而危及变压器绕组的纵绝缘，电力变压器不仅需要进行全波冲击耐器绕组的纵绝缘，电力变压器不仅需要进行全波冲击耐压试验，还要通过截波耐压试验。压试验，还要通过截波耐压试验。 3.2 沿输电线路侵入的电压波作用于变压器绕组沿输电线路侵入的电压波作用于变压器绕组的暂态过程的暂态过程 n三相变压器绕组，星形接线中性点接地的接线方式（Y0）n三相变压器绕组，星形接线中性点不接地的接线方式（Y）043U一相进波，中性点的最大电位值将为 032U两相进波，中性点的最大电位值将为

6、三相进波，中性点的最大电位值将为 02U n三相变压器绕组，三角形接线方式（三相变压器绕组，三角形接线方式（）n对于三角形接线的变压器，当冲击电压波沿一相线路对于三角形接线的变压器，当冲击电压波沿一相线路（A相）入侵时，同样因为绕组的冲击波阻抗远大于相）入侵时，同样因为绕组的冲击波阻抗远大于线路波阻抗，所以线路波阻抗，所以B、C两端点相当于接地，因此在两端点相当于接地，因此在AB、AC绕组中的波过程与单相绕组末端接地的情况绕组中的波过程与单相绕组末端接地的情况相同。相同。n若发生两相或三相线路进波，则三角形接线的每相绕若发生两相或三相线路进波，则三角形接线的每相绕组两端同时有波侵入，当波传到绕

7、组中部时，相当于组两端同时有波侵入，当波传到绕组中部时，相当于波传到开路末端的情况，会产生较高的过电压，在各波传到开路末端的情况，会产生较高的过电压，在各相绕组的中部出现的最大对地电位将达相绕组的中部出现的最大对地电位将达2U0。3.3 变压器绕组的内部保护变压器绕组的内部保护 n变压器绕组内部保护的关键措施是：变压器绕组内部保护的关键措施是：改善绕组的初始电改善绕组的初始电位分布，使初始电位分布尽可能地接近稳态电位分布。位分布，使初始电位分布尽可能地接近稳态电位分布。这可有效地降低作用在绕组纵绝缘上的电位梯度，并削这可有效地降低作用在绕组纵绝缘上的电位梯度，并削弱振荡，减小振荡过电压的幅值弱

8、振荡，减小振荡过电压的幅值 。（1）补偿对地电容）补偿对地电容C0dx的影响；（的影响；（静电环静电环）（2）增大纵向电容）增大纵向电容K0/dx （纠结式绕组纠结式绕组 ）2.4 冲击电压在变压器绕组间的传递冲击电压在变压器绕组间的传递n绕组间的静电感应 02012122UCCCUn绕组间的电磁感应n一次绕组在冲击电压作用下，绕组电感中会逐渐通过电流，所产生的磁通将交链二次绕组，而在二次绕组中感应出电压，这种电压就是电磁感应分量。电磁感应分量与变压器绕组间的变比、绕组接线方式和进波相数等有关。n由于低压绕组的相对冲击强度（冲击耐压与额定电压之比）要比高压绕组大得多，所以凡是高压绕组能够耐受的

9、过电压波按变比传递到低压侧时，对低压绕组是没有危险的。当低压绕组进波时，才有可能引起高压绕组的绝缘损坏。3.5 旋转电机绕组内的暂态过程旋转电机绕组内的暂态过程 n电机的绝缘一般较弱，又不能像变压器那样容易采用电机的绝缘一般较弱，又不能像变压器那样容易采用各种内部保护措施来改善电压分布，但为防止电机损各种内部保护措施来改善电压分布，但为防止电机损坏，一般采用外部保护措施的方法抑制侵入波的陡度坏，一般采用外部保护措施的方法抑制侵入波的陡度（在发电机前接并联电容器）。（在发电机前接并联电容器）。n在电机的波过程计算中一般均可忽略的作用，而将它在电机的波过程计算中一般均可忽略的作用，而将它和输电线的

10、波过程一样看待。和输电线的波过程一样看待。n电机绕组的等值波阻与波速电机绕组的等值波阻与波速 电机绕组的波阻抗与电机容量、电压等级和转速等因素有电机绕组的波阻抗与电机容量、电压等级和转速等因素有关。电机绕组的电压等级升高，电机每槽的匝数也会增多，关。电机绕组的电压等级升高，电机每槽的匝数也会增多，相应电感相应电感L0变大，因而波阻抗增大；电机容量愈大，导线变大，因而波阻抗增大；电机容量愈大，导线的半径将增大，每槽的匝数将减少，使得电容的半径将增大，每槽的匝数将减少，使得电容C0增大而电增大而电感感L0减小，使其波阻抗减小。减小，使其波阻抗减小。n波在电机绕组中的传播波在电机绕组中的传播 波在电机绕组中的传播过程与波在输电线路中的传播过程波在电机绕组中的传播过程与波在输电线路中的传播过程不同，电机绕组中存在着较大的铁芯损耗（铁损），同时不同，电机绕组中存在着较大的铁芯损耗（铁损），同时还存在导体的电阻损耗（铜损）和绝缘的介质损耗，其中还存在导体的电阻损耗（铜损）和绝缘的介质损耗，其中铁芯损耗为最大。因此随着波在电机绕组中的传播，其衰铁芯损耗为最大。因此随着波在电机绕组中的传播，其衰减和变形都比较严重。减和变形都比较严重。 xxeUU0n绕组匝间绝缘所承受的冲击电压为绕组匝间绝缘所