變壓器和電機(jī)繞組內(nèi)的暫態(tài)過(guò)程

1、3 變壓器和電機(jī)繞組內(nèi)的暫態(tài)過(guò)程變壓器和電機(jī)繞組內(nèi)的暫態(tài)過(guò)程主要內(nèi)容主要內(nèi)容n直角波電壓作用于變壓器繞組的暫態(tài)過(guò)程直角波電壓作用于變壓器繞組的暫態(tài)過(guò)程 n沿輸電線路侵入的電壓波作用于變壓器繞組的沿輸電線路侵入的電壓波作用于變壓器繞組的暫態(tài)過(guò)程暫態(tài)過(guò)程 n變壓器繞組的內(nèi)部保護(hù)變壓器繞組的內(nèi)部保護(hù) n沖擊電壓在變壓器繞組間的傳遞沖擊電壓在變壓器繞組間的傳遞n旋轉(zhuǎn)電機(jī)繞組內(nèi)的暫態(tài)過(guò)程旋轉(zhuǎn)電機(jī)繞組內(nèi)的暫態(tài)過(guò)程 3.1 直角波電壓作用于變壓器繞組的暫態(tài)過(guò)程直角波電壓作用于變壓器繞組的暫態(tài)過(guò)程 初始電壓分布和入口電容初始電壓分布和入口電容 0t瞬間變壓器繞組的等值電路瞬間變壓器繞組的等值電路 00KC00

2、llABUAeBealalalalalaleeeUBeeeUA0000( )a l xa l xalLshlxUu xeeUeesh l00( )a l xa l xalalchlxUu xeeUeech l n一般連續(xù)式變壓器繞組的一般連續(xù)式變壓器繞組的l值為值為510。變壓器繞組的末端不。變壓器繞組的末端不論接地與否，其初始電壓分布均相同，按指數(shù)規(guī)律分布。論接地與否，其初始電壓分布均相同，按指數(shù)規(guī)律分布。 n最大電位梯度出現(xiàn)在繞組的首端。沖擊電壓波作用于變壓器最大電位梯度出現(xiàn)在繞組的首端。沖擊電壓波作用于變壓器繞組初瞬，繞組首端的電位梯度是平均電位梯度的繞組初瞬，繞組首端的電位梯度是平均電

3、位梯度的l倍。倍。 l越大，電位分布越不均勻，相應(yīng)繞組的抗沖擊能力越差。越大，電位分布越不均勻，相應(yīng)繞組的抗沖擊能力越差。（危及變壓器繞組的首端匝間絕緣危及變壓器繞組的首端匝間絕緣 ） n變壓器繞組中的電磁振蕩過(guò)程在10s以內(nèi)尚未發(fā)展起來(lái)，在這段時(shí)間內(nèi)變壓器繞組的特性主要由其縱向電容和對(duì)地電容組成的電容鏈決定，對(duì)首端來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)等效集中電容Cr，稱為變壓器的入口電容。 穩(wěn)態(tài)電壓分布和振蕩過(guò)程穩(wěn)態(tài)電壓分布和振蕩過(guò)程 在無(wú)限長(zhǎng)直角電壓波作用下的穩(wěn)態(tài)電壓分布在無(wú)限長(zhǎng)直角電壓波作用下的穩(wěn)態(tài)電壓分布 n對(duì)于末端接地的繞組對(duì)于末端接地的繞組n對(duì)于末端開(kāi)路的繞組對(duì)于末端開(kāi)路的繞組 n振蕩過(guò)程中所能達(dá)到的最

4、大過(guò)電壓振蕩過(guò)程中所能達(dá)到的最大過(guò)電壓 lxUxu10 0Uxu(cmU穩(wěn)態(tài)值振蕩幅值穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)值初始值)2穩(wěn)態(tài)值初始值n最大電位梯度均出現(xiàn)在繞組首端，其值等于U0，對(duì)變壓器繞組的縱絕緣（匝間絕緣）有危害 。n繞組內(nèi)的波過(guò)程除了與電壓波的幅值有關(guān)外，還與作用在繞組上的沖擊電壓波形有關(guān)。過(guò)電壓波的波頭時(shí)間越長(zhǎng)（陡度越?。?，由于電感分流的影響，振蕩過(guò)程的發(fā)展比較和緩，繞組各點(diǎn)的最大對(duì)地電壓和縱向電位梯度都將下降；反之則振蕩越激烈。波尾也有影響，在短波作用下，振蕩過(guò)程尚未充分激發(fā)起來(lái)時(shí)，外加電壓已經(jīng)大為減小，導(dǎo)致繞組各點(diǎn)的對(duì)地電壓和電位梯度也比較低。 截波作用下繞組內(nèi)的最大電位梯度將比全波作用時(shí)大，

5、截波作用下繞組內(nèi)的最大電位梯度將比全波作用時(shí)大，會(huì)在變壓器繞組中產(chǎn)生很大的電位梯度，從而危及變壓會(huì)在變壓器繞組中產(chǎn)生很大的電位梯度，從而危及變壓器繞組的縱絕緣，電力變壓器不僅需要進(jìn)行全波沖擊耐器繞組的縱絕緣，電力變壓器不僅需要進(jìn)行全波沖擊耐壓試驗(yàn)，還要通過(guò)截波耐壓試驗(yàn)。壓試驗(yàn)，還要通過(guò)截波耐壓試驗(yàn)。 3.2 沿輸電線路侵入的電壓波作用于變壓器繞組沿輸電線路侵入的電壓波作用于變壓器繞組的暫態(tài)過(guò)程的暫態(tài)過(guò)程 n三相變壓器繞組，星形接線中性點(diǎn)接地的接線方式（Y0）n三相變壓器繞組，星形接線中性點(diǎn)不接地的接線方式（Y）043U一相進(jìn)波，中性點(diǎn)的最大電位值將為 032U兩相進(jìn)波，中性點(diǎn)的最大電位值將為

6、三相進(jìn)波，中性點(diǎn)的最大電位值將為 02U n三相變壓器繞組，三角形接線方式（三相變壓器繞組，三角形接線方式（）n對(duì)于三角形接線的變壓器，當(dāng)沖擊電壓波沿一相線路對(duì)于三角形接線的變壓器，當(dāng)沖擊電壓波沿一相線路（A相）入侵時(shí)，同樣因?yàn)槔@組的沖擊波阻抗遠(yuǎn)大于相）入侵時(shí)，同樣因?yàn)槔@組的沖擊波阻抗遠(yuǎn)大于線路波阻抗，所以線路波阻抗，所以B、C兩端點(diǎn)相當(dāng)于接地，因此在兩端點(diǎn)相當(dāng)于接地，因此在AB、AC繞組中的波過(guò)程與單相繞組末端接地的情況繞組中的波過(guò)程與單相繞組末端接地的情況相同。相同。n若發(fā)生兩相或三相線路進(jìn)波，則三角形接線的每相繞若發(fā)生兩相或三相線路進(jìn)波，則三角形接線的每相繞組兩端同時(shí)有波侵入，當(dāng)波傳到繞

7、組中部時(shí)，相當(dāng)于組兩端同時(shí)有波侵入，當(dāng)波傳到繞組中部時(shí)，相當(dāng)于波傳到開(kāi)路末端的情況，會(huì)產(chǎn)生較高的過(guò)電壓，在各波傳到開(kāi)路末端的情況，會(huì)產(chǎn)生較高的過(guò)電壓，在各相繞組的中部出現(xiàn)的最大對(duì)地電位將達(dá)相繞組的中部出現(xiàn)的最大對(duì)地電位將達(dá)2U0。3.3 變壓器繞組的內(nèi)部保護(hù)變壓器繞組的內(nèi)部保護(hù) n變壓器繞組內(nèi)部保護(hù)的關(guān)鍵措施是：變壓器繞組內(nèi)部保護(hù)的關(guān)鍵措施是：改善繞組的初始電改善繞組的初始電位分布，使初始電位分布盡可能地接近穩(wěn)態(tài)電位分布。位分布，使初始電位分布盡可能地接近穩(wěn)態(tài)電位分布。這可有效地降低作用在繞組縱絕緣上的電位梯度，并削這可有效地降低作用在繞組縱絕緣上的電位梯度，并削弱振蕩，減小振蕩過(guò)電壓的幅值弱

8、振蕩，減小振蕩過(guò)電壓的幅值 。（1）補(bǔ)償對(duì)地電容）補(bǔ)償對(duì)地電容C0dx的影響；（的影響；（靜電環(huán)靜電環(huán)）（2）增大縱向電容）增大縱向電容K0/dx （糾結(jié)式繞組糾結(jié)式繞組 ）2.4 沖擊電壓在變壓器繞組間的傳遞沖擊電壓在變壓器繞組間的傳遞n繞組間的靜電感應(yīng) 02012122UCCCUn繞組間的電磁感應(yīng)n一次繞組在沖擊電壓作用下，繞組電感中會(huì)逐漸通過(guò)電流，所產(chǎn)生的磁通將交鏈二次繞組，而在二次繞組中感應(yīng)出電壓，這種電壓就是電磁感應(yīng)分量。電磁感應(yīng)分量與變壓器繞組間的變比、繞組接線方式和進(jìn)波相數(shù)等有關(guān)。n由于低壓繞組的相對(duì)沖擊強(qiáng)度（沖擊耐壓與額定電壓之比）要比高壓繞組大得多，所以凡是高壓繞組能夠耐受的

9、過(guò)電壓波按變比傳遞到低壓側(cè)時(shí)，對(duì)低壓繞組是沒(méi)有危險(xiǎn)的。當(dāng)?shù)蛪豪@組進(jìn)波時(shí)，才有可能引起高壓繞組的絕緣損壞。3.5 旋轉(zhuǎn)電機(jī)繞組內(nèi)的暫態(tài)過(guò)程旋轉(zhuǎn)電機(jī)繞組內(nèi)的暫態(tài)過(guò)程 n電機(jī)的絕緣一般較弱，又不能像變壓器那樣容易采用電機(jī)的絕緣一般較弱，又不能像變壓器那樣容易采用各種內(nèi)部保護(hù)措施來(lái)改善電壓分布，但為防止電機(jī)損各種內(nèi)部保護(hù)措施來(lái)改善電壓分布，但為防止電機(jī)損壞，一般采用外部保護(hù)措施的方法抑制侵入波的陡度壞，一般采用外部保護(hù)措施的方法抑制侵入波的陡度（在發(fā)電機(jī)前接并聯(lián)電容器）。（在發(fā)電機(jī)前接并聯(lián)電容器）。n在電機(jī)的波過(guò)程計(jì)算中一般均可忽略的作用，而將它在電機(jī)的波過(guò)程計(jì)算中一般均可忽略的作用，而將它和輸電線的

10、波過(guò)程一樣看待。和輸電線的波過(guò)程一樣看待。n電機(jī)繞組的等值波阻與波速電機(jī)繞組的等值波阻與波速 電機(jī)繞組的波阻抗與電機(jī)容量、電壓等級(jí)和轉(zhuǎn)速等因素有電機(jī)繞組的波阻抗與電機(jī)容量、電壓等級(jí)和轉(zhuǎn)速等因素有關(guān)。電機(jī)繞組的電壓等級(jí)升高，電機(jī)每槽的匝數(shù)也會(huì)增多，關(guān)。電機(jī)繞組的電壓等級(jí)升高，電機(jī)每槽的匝數(shù)也會(huì)增多，相應(yīng)電感相應(yīng)電感L0變大，因而波阻抗增大；電機(jī)容量愈大，導(dǎo)線變大，因而波阻抗增大；電機(jī)容量愈大，導(dǎo)線的半徑將增大，每槽的匝數(shù)將減少，使得電容的半徑將增大，每槽的匝數(shù)將減少，使得電容C0增大而電增大而電感感L0減小，使其波阻抗減小。減小，使其波阻抗減小。n波在電機(jī)繞組中的傳播波在電機(jī)繞組中的傳播 波在電機(jī)繞組中的傳播過(guò)程與波在輸電線路中的傳播過(guò)程波在電機(jī)繞組中的傳播過(guò)程與波在輸電線路中的傳播過(guò)程不同，電機(jī)繞組中存在著較大的鐵芯損耗（鐵損），同時(shí)不同，電機(jī)繞組中存在著較大的鐵芯損耗（鐵損），同時(shí)還存在導(dǎo)體的電阻損耗（銅損）和絕緣的介質(zhì)損耗，其中還存在導(dǎo)體的電阻損耗（銅損）和絕緣的介質(zhì)損耗，其中鐵芯損耗為最大。因此隨著波在電機(jī)繞組中的傳播，其衰鐵芯損耗為最大。因此隨著波在電機(jī)繞組中的傳播，其衰減和變形都比較嚴(yán)重。減和變形都比較嚴(yán)重。 xxeUU0n繞組匝間絕緣所承受的沖擊電壓為繞組匝間絕緣所