變壓器的瞬變過程--第六章

1、第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 當(dāng)變壓器突然改變負(fù)載、空載合閘到當(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?；?，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(shí)間過程會出現(xiàn)過電壓或過電流，在極短的時(shí)間內(nèi)也會對變壓器造成破壞。內(nèi)也會對變壓器造成破壞。 變壓器副邊開路空載，原邊合閘接到電源稱為變壓器副邊開路空載，原邊合閘接到電源稱為空載合閘空載合閘設(shè)穩(wěn)態(tài)空載運(yùn)行時(shí)不考

2、慮鐵心飽和問題設(shè)穩(wěn)態(tài)空載運(yùn)行時(shí)不考慮鐵心飽和問題k2N1N0i1u當(dāng)時(shí)間當(dāng)時(shí)間t=0時(shí)空載合時(shí)空載合閘閘 ，則電源電壓為：，則電源電壓為：1102UU Sinta 合閘時(shí)電壓合閘時(shí)電壓 的初相角的初相角 01U一、變壓器空載合閘到電源一、變壓器空載合閘到電源10 1102tdNi rU Sintadt101tNiL1111012ttdrNNU SintadtL 瞬變過程中勵(lì)磁電流瞬變過程中勵(lì)磁電流 與電感與電感 的關(guān)系：的關(guān)系：1L0i解常系數(shù)非齊次微分方程得：解常系數(shù)非齊次微分方程得：110rtLtmSintace 101190Ltgr磁通與電源電壓的相位差磁通與電源電壓的相位差 合閘后微分

3、方程式為：合閘后微分方程式為：110rtLtphmCostace 設(shè)合閘時(shí)（設(shè)合閘時(shí)（t=0），鐵心中沒有剩磁（），鐵心中沒有剩磁（ ）：）： 00t1.當(dāng)電源電壓初相位角當(dāng)電源電壓初相位角 時(shí)合閘：時(shí)合閘： 00900cos90sintmmtt 合閘后就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，不發(fā)生瞬整過程合閘后就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，不發(fā)生瞬整過程 t,01uu2.當(dāng)電源電壓初相位角當(dāng)電源電壓初相位角 時(shí)合閘：時(shí)合閘： 00011cosrtLtmmte 自由分量是直流指數(shù)衰減量，自由分量是直流指數(shù)衰減量， 時(shí)時(shí) 最最大，當(dāng)大，當(dāng) 時(shí)，穩(wěn)整分量與暫整分量相加時(shí)，穩(wěn)整分量與暫整分量相加可達(dá)可達(dá)2m0t m0180tt0pht1

4、u 當(dāng)已知變壓器空載接通電源其磁通隨時(shí)間變當(dāng)已知變壓器空載接通電源其磁通隨時(shí)間變化關(guān)系后，可根據(jù)磁化特性曲線找出相應(yīng)的勵(lì)磁化關(guān)系后，可根據(jù)磁化特性曲線找出相應(yīng)的勵(lì)磁電流。電流。 變壓器正常運(yùn)行時(shí)，磁路設(shè)計(jì)得已經(jīng)有點(diǎn)飽變壓器正常運(yùn)行時(shí)，磁路設(shè)計(jì)得已經(jīng)有點(diǎn)飽和，若在最不利的空載接通電源，磁通可能超過和，若在最不利的空載接通電源，磁通可能超過兩倍的兩倍的 ，鐵心非常飽和，勵(lì)磁電流，鐵心非常飽和，勵(lì)磁電流 很大，很大，可達(dá)額定電流的可達(dá)額定電流的3-5倍。倍。m0mim2m0t0i0mi0i 在變壓器空載接通電源的過程中，隨著自由在變壓器空載接通電源的過程中，隨著自由分量磁通的衰減，勵(lì)磁電流也要衰減，

5、衰減的時(shí)分量磁通的衰減，勵(lì)磁電流也要衰減，衰減的時(shí)間常數(shù)為：間常數(shù)為： 一般小型變壓器衰減得快，約幾個(gè)周波即可一般小型變壓器衰減得快，約幾個(gè)周波即可達(dá)到穩(wěn)態(tài)，大型的變壓器衰減得慢一些，有時(shí)可達(dá)到穩(wěn)態(tài)，大型的變壓器衰減得慢一些，有時(shí)可達(dá)十幾秒。達(dá)十幾秒。11LTRt0omi1i 空載合閘電流對變壓器本身沒有多大危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(shí)，可能引起過電流保護(hù)害，但若衰減較慢時(shí)，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，在變裝置動作而跳閘。為了避免這種情況，在變壓器原邊串一個(gè)附加電阻，這樣可減少沖擊壓器原邊串一個(gè)附加電阻，這樣可減少沖擊量，也可使沖擊迅速衰減，合

6、閘完畢，再將量，也可使沖擊迅速衰減，合閘完畢，再將該電阻切除。該電阻切除。 由于三相變壓器三相互差由于三相變壓器三相互差1200，相位總，相位總會在合閘時(shí)有一相初相位接近于零，總會會在合閘時(shí)有一相初相位接近于零，總會有一相電流較大。有一相電流較大。 變壓器穩(wěn)態(tài)短路電流已經(jīng)是額定電流的十幾變壓器穩(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(shí)產(chǎn)生的沖擊電流會使機(jī)械力增大。要大，同時(shí)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、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。

7、兩相短路、兩相接地、三相短路等。 為了簡單，此為了簡單，此圖僅分析單相變壓圖僅分析單相變壓器突然短路的情況。器突然短路的情況。 當(dāng)變壓器一次繞組接額定電壓當(dāng)變壓器一次繞組接額定電壓 ，二，二次繞組發(fā)生突然短路，原次繞組發(fā)生突然短路，原 “ T ” 形等效電路形等效電路 可簡化為可簡化為 “一一” 形等效電路。形等效電路。1U0ImRmjX12EE1I1R1jX1U2R2jX2I1I1R1jX1U2R2jX2I 由于由于 使磁路不飽和，電感使磁路不飽和，電感可為常數(shù)，所以可用一次電流表示微分方程：可為常數(shù)，所以可用一次電流表示微分方程：/11221I ZI ZU110sin()kkimdiLi

8、RUtdtkkXL1I1R1jX1U2R2jX/12kXxx 短路電抗短路電抗 /12kRrr 短路電阻短路電阻 雖然突然短路前可能已帶上負(fù)載，但負(fù)載電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(jì)。流比起短路電流很小，可忽略不計(jì)。 設(shè)設(shè) 時(shí)，時(shí)，0t 10i 111iii1102211022 in()() in()()kkmkkkkRtLmkkkkULSttgRRLULStgeRRL12kkLtgR11002()()KKRtLkiICoseCostkkRL111222mkkkkUUIZRX當(dāng)當(dāng) 時(shí)發(fā)生突然短路：時(shí)發(fā)生突然短路：00012()KKRtLikiIeCos t1max1112()1 (1) 22KKKKRLkkkkRLiIeCosIKIe11KKkRLKe 其中：其中：當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) 為最大值：為最大值：t1i11 , 1.21.323kkkRKL11 , 1.71.81015kkkRKL1max1