ch5三相变压器的异常运行解析

第五章变压器瞬变（暂态）过程第一节变压器的空载合闸其次节变压器的突然短路第一节变压器的空载合闸

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。变压器正常运行时，励磁电流很小，一般只有额定电流的2％～10％。但空载合闸到电网的瞬间，励磁电流可能急剧增加为正常励磁电流的几十倍，甚至上百倍，空载合闸出现的瞬态电流冲击，可能引起系统跳闸。变压器空载合闸在t=0,的初始条件下，上式的解为：电网电压按正弦规律变更，则空载时一次侧的电压平衡方程为：表明：磁通的大小与合闸时电压的初相角有关。忽视r1初相角时合闸

初相角900合闸变压器原边电压与主磁通波形结论：磁通无暂态重量，合闸后立刻建立稳态磁通，所以建立此磁通的励磁电流不经过瞬变过程就达到了稳态励磁电流，避开了空载合闸时冲击电流的产生，也就是说，变压器在这种状况下合闸最为有利。在空载合闸后半个周期（）瞬间，磁通达到最大值，，为正常励磁磁通的两倍。

2.初相角时合闸初相角00合闸变压器原边电压与主磁通波形在空载合闸后半个周期，磁通达到最大值，为正常励磁磁通的两倍。这个两倍的磁通将使铁心处于严峻过饱和，从而导致励磁电流急剧增加，可达到正常励磁电流的几十甚至上百倍，额定电流的5~8倍。铁心饱和程度越高，合闸电流也越大。上面探讨时，忽视了一次绕组的电阻，由于实际状况下，电阻，所以励磁电流会渐渐衰减到正常值，衰减快慢与绕组电阻和电抗有关。一般小容量变压器较大，合闸电流衰减快，只需几个周期就可以达到稳态值。大型变压器较小，合闸电流衰减慢，有时可能达到20s。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，可能引起过电流疼惜装置动作而跳闸。为了避开这种现象，需设法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，由于三相电压相位互差，所以合闸时，总有一相电压的初相角接近，则总有一相合闸电流较大。其次节变压器的突然短路1.突然短路电流突然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，是一种严峻故障，可能造成变压器损坏。突然短路电流的大小与发生短路瞬间电源电压的初相角有关。（1）突然短路发生在电压初相角时突然短路一发生就进入稳定状态，短路电流值最小。（2）突然短路发生在电压初相角时突然短路电流波形短路电流最大值发生在短路后半个周期瞬间，即时，可求出最大短路电流为：是突然短路电流的最大值与稳态短路电流最大值的比值，其大小确定于变压器的和，中、小型变压器，大容量变压器。

结论：与成反比，即短路阻抗越小，突然短路电流越大。例如当时，

最大短路电流达到额定电流的25－30倍，这样大的冲击电流会对变压器绕组产生很大的电磁力，对变压器平安运行有严峻影响。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更率角度考虑，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。2.过电流的影响突然短路会引起变压器产生很大的冲击过电流，这个过电流对变压器的影响主要有两个方面，一是产生电磁力，二是使变压器发热。由于变压器绕组的导线处于漏磁场中，导线中的电流与漏磁场相互作用，在绕组导线上产生电磁力，其大小与漏磁场的磁通密度和导体中电流的乘积成正比。而漏磁场的磁通密度又与电流成正比，所以电磁力与电流的平方成正比。变压器突然短路时的电流最大值可达额定值的25-30倍，绕组受到的电磁力将达到额定时的400-900倍。且这个力伴随冲击电流同时产生，时间很短，断路器来不及动作。假如变压器设计时未考虑这个冲击力，如此大的电磁力将导致变压器绕组变形和绝缘损坏。同时，变压器绕组的铜耗也随电流成平方关系变更，所以，变压器突然短路时，绕组的铜耗可达额定时的几百倍，假如不快速切断电源，绕组温度将急剧上升。所