ch三相变压器的异常运行解析实用学习教案

1、会计学1ch三相变压器的异常运行解析三相变压器的异常运行解析(ji x)实用实用第一页，共17页。第一节第一节 变压器的空载变压器的空载(kn zi)合闸合闸 变压器二次侧空载，把一次侧绕组接入电源，称变压器二次侧空载，把一次侧绕组接入电源，称为变压器的空载合闸。为变压器的空载合闸。 变压器正常变压器正常(zhngchng)运行时，励磁电流很小，运行时，励磁电流很小，一般只有额定电流的一般只有额定电流的210。 但空载合闸到电网的瞬间，励磁电流可能急剧增但空载合闸到电网的瞬间，励磁电流可能急剧增加为正常加为正常(zhngchng)励磁电流的几十倍，甚至上百倍励磁电流的几十倍，甚至上百倍，空载合

2、闸出现的瞬态电流冲击，可能引起系统跳闸，空载合闸出现的瞬态电流冲击，可能引起系统跳闸。 第1页/共17页第二页，共17页。变压器空载变压器空载(kn zi)(kn zi)合闸合闸第2页/共17页第三页，共17页。 在在 t =0 , 的初始条件下，上式的解为：的初始条件下，上式的解为： 电网电压按正弦规律变化电网电压按正弦规律变化(binhu)，则空载时一次，则空载时一次侧的电压平衡方程为：侧的电压平衡方程为： 110 112sin()duUti rNdt112sin()dNUtdt0cos()cosmmttt cos()tmt costm表明：磁通的大小表明：磁通的大小(dxio)与合闸时电

3、压的初相角有关与合闸时电压的初相角有关 。 忽略忽略(hl)r1第3页/共17页第四页，共17页。2sinmt1.初相角初相角(xin jio) 时时合闸合闸 初相角初相角900900合闸变压器原边电压合闸变压器原边电压(diny)(diny)与主磁通波形与主磁通波形结论：磁通无暂态分量，结论：磁通无暂态分量，合闸后立即建立稳态磁通合闸后立即建立稳态磁通，所以，所以(suy)(suy)建立此磁通建立此磁通的励磁电流不经过瞬变过的励磁电流不经过瞬变过程就达到了稳态励磁电流程就达到了稳态励磁电流，避免了空载合闸时冲击，避免了空载合闸时冲击电流的产生，也就是说，电流的产生，也就是说，变压器在这种情况

4、下合闸变压器在这种情况下合闸最为有利。最为有利。 第4页/共17页第五页，共17页。 在空载合闸后半个周期（在空载合闸后半个周期（ ）瞬间）瞬间(shn jin)(shn jin)，磁通达到最大值，磁通达到最大值， ，为正常励磁磁通的两倍。，为正常励磁磁通的两倍。0 cosmmt 2.初相角初相角(xin jio) 时合闸时合闸 初相角初相角(xin jio)00(xin jio)00合闸变压器原边电压与主磁通波形合闸变压器原边电压与主磁通波形/t max2m第5页/共17页第六页，共17页。 在空载合闸后半个周期，磁通达到在空载合闸后半个周期，磁通达到(d do)最大值，为正常励磁磁通的两倍

5、。最大值，为正常励磁磁通的两倍。 这个两倍的磁通将使铁心处于严重过饱和这个两倍的磁通将使铁心处于严重过饱和，从而导致励磁电流急剧增加，可达到，从而导致励磁电流急剧增加，可达到(d do)正常励磁电流的几十甚至上百倍，额定电流的正常励磁电流的几十甚至上百倍，额定电流的58倍。倍。 铁心饱和程度越高，合闸电流也越大。铁心饱和程度越高，合闸电流也越大。第6页/共17页第七页，共17页。 上面讨论时，忽略了一次绕组的电阻上面讨论时，忽略了一次绕组的电阻 ，由于实际情，由于实际情况下，电阻况下，电阻 ，所以励磁电流会逐渐衰减到正常值，所以励磁电流会逐渐衰减到正常值，衰减快慢与绕组电阻和电抗有关。一般小容

6、量变压器，衰减快慢与绕组电阻和电抗有关。一般小容量变压器 较大，合闸电流衰减快，只需几个周期就可以较大，合闸电流衰减快，只需几个周期就可以(ky)(ky)达到达到稳态值。大型变压器稳态值。大型变压器 较小，合闸电流衰减慢，有时可较小，合闸电流衰减慢，有时可能达到能达到20s20s。10r 1r1r1r第7页/共17页第八页，共17页。 空载合闸电流对变压器本身没有多大的危害，但当它空载合闸电流对变压器本身没有多大的危害，但当它衰减较慢时，可能引起过电流保护装置动作而跳闸。为了衰减较慢时，可能引起过电流保护装置动作而跳闸。为了避免这种现象，需设法加速合闸电流的衰减。大型变压器避免这种现象，需设法

7、加速合闸电流的衰减。大型变压器中，在变压器一次侧串联一个合闸附加电阻，以减小合闸中，在变压器一次侧串联一个合闸附加电阻，以减小合闸电流幅值并加快衰减，合闸结束后将该电阻切除。电流幅值并加快衰减，合闸结束后将该电阻切除。三相变压器中，由于三相电压相位三相变压器中，由于三相电压相位(xingwi)互差互差 ，所，所以合闸时，总有一相电压的初相角接近以合闸时，总有一相电压的初相角接近 ，则总有一相合，则总有一相合闸电流较大。闸电流较大。 1200第8页/共17页第九页，共17页。第二节第二节 变压器的突然变压器的突然(trn)短路短路 1.突然短路突然短路(dunl)电流电流突然突然(trn)(tr

8、n)短路等效电路图短路等效电路图 变压器运行时，二次侧绕组发生突然短路，产生变压器运行时，二次侧绕组发生突然短路，产生很大的短路电流，为额定电流的十几到二十倍左右，很大的短路电流，为额定电流的十几到二十倍左右，是一种严重故障，可能造成变压器损坏。是一种严重故障，可能造成变压器损坏。 第9页/共17页第十页，共17页。112sin()kkkkdiuUti rLdt2cos()2cosktTkkkkkiItIeii 突然短路电流的大小与发生突然短路电流的大小与发生(fshng)短路瞬间电短路瞬间电源电压的初相角有关。源电压的初相角有关。 （1）突然短路）突然短路(dunl)发生在电压初相角发生在电

9、压初相角 时时22sinkkiIt突然短路一发生突然短路一发生(fshng)就进入稳定状态，短路电流值最小。就进入稳定状态，短路电流值最小。 第10页/共17页第十一页，共17页。（2）突然短路发生在电压）突然短路发生在电压(diny)初相角初相角 时时0 2cos2ktTkkkiItI e 突然短路突然短路(dunl)(dunl)电流波形电流波形第11页/共17页第十二页，共17页。 短路电流最大值发生在短路后半个周期短路电流最大值发生在短路后半个周期(zhuq)(zhuq)瞬间，即瞬间，即 时，可求出最大短路时，可求出最大短路电流为：电流为：/t 1max2(1)2kTkkykiIekI1

10、1kTyke krkx1.2 1.4yk 1.5 1.8yk 是突然短路电流的最大值与稳态短路电流最大值是突然短路电流的最大值与稳态短路电流最大值的比值的比值(bzh)(bzh)，其大小决定于变压器的，其大小决定于变压器的 和和 ，中，中、小型变压器、小型变压器 ，大容量变压器，大容量变压器。 yk第12页/共17页第十三页，共17页。结论：结论： 与与 成反比，即短路阻抗越小，突然成反比，即短路阻抗越小，突然(trn)(trn)短路电流越大。例如当时短路电流越大。例如当时 ， 最大短路电流达到额定电流的最大短路电流达到额定电流的25253030倍，这样大倍，这样大的冲击电流会对变压器绕组产生

11、很大的电磁力，对变的冲击电流会对变压器绕组产生很大的电磁力，对变压器安全运行有严重影响。为了限制最大短路电流，压器安全运行有严重影响。为了限制最大短路电流，变压器的短路阻抗不能太小，但从减小变压器的电压变压器的短路阻抗不能太小，但从减小变压器的电压变化率角度考虑，短路阻抗也不能太大，所以，变压变化率角度考虑，短路阻抗也不能太大，所以，变压器设计时幺全面考虑，以确定一个合适的器设计时幺全面考虑，以确定一个合适的 。maxmax*1*12kkNkyyyNNkkNIIUikkkII ZZI1max2(1)2kTkkykiIekImax*ki*kZ*0.06kZmax*1(1.5 1.8)25 300.06ki*kZ第13页/共17页第十四页，共17页。2.过电流过电流(dinli