ch三相變壓器的異常運(yùn)行解析實(shí)用學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1ch三相變壓器的異常運(yùn)行解析三相變壓器的異常運(yùn)行解析(ji x)實(shí)用實(shí)用第一頁(yè)，共17頁(yè)。第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的空載變壓器的空載(kn zi)合閘合閘 變壓器二次側(cè)空載，把一次側(cè)繞組接入電源，稱變壓器二次側(cè)空載，把一次側(cè)繞組接入電源，稱為變壓器的空載合閘。為變壓器的空載合閘。 變壓器正常變壓器正常(zhngchng)運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流很小，運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流很小，一般只有額定電流的一般只有額定電流的210。 但空載合閘到電網(wǎng)的瞬間，勵(lì)磁電流可能急劇增但空載合閘到電網(wǎng)的瞬間，勵(lì)磁電流可能急劇增加為正常加為正常(zhngchng)勵(lì)磁電流的幾十倍，甚至上百倍勵(lì)磁電流的幾十倍，甚至上百倍，空載合

2、閘出現(xiàn)的瞬態(tài)電流沖擊，可能引起系統(tǒng)跳閘，空載合閘出現(xiàn)的瞬態(tài)電流沖擊，可能引起系統(tǒng)跳閘。 第1頁(yè)/共17頁(yè)第二頁(yè)，共17頁(yè)。變壓器空載變壓器空載(kn zi)(kn zi)合閘合閘第2頁(yè)/共17頁(yè)第三頁(yè)，共17頁(yè)。 在在 t =0 , 的初始條件下，上式的解為：的初始條件下，上式的解為： 電網(wǎng)電壓按正弦規(guī)律變化電網(wǎng)電壓按正弦規(guī)律變化(binhu)，則空載時(shí)一次，則空載時(shí)一次側(cè)的電壓平衡方程為：側(cè)的電壓平衡方程為： 110 112sin()duUti rNdt112sin()dNUtdt0cos()cosmmttt cos()tmt costm表明：磁通的大小表明：磁通的大小(dxio)與合閘時(shí)電

3、壓的初相角有關(guān)與合閘時(shí)電壓的初相角有關(guān) 。 忽略忽略(hl)r1第3頁(yè)/共17頁(yè)第四頁(yè)，共17頁(yè)。2sinmt1.初相角初相角(xin jio) 時(shí)時(shí)合閘合閘 初相角初相角900900合閘變壓器原邊電壓合閘變壓器原邊電壓(diny)(diny)與主磁通波形與主磁通波形結(jié)論：磁通無暫態(tài)分量，結(jié)論：磁通無暫態(tài)分量，合閘后立即建立穩(wěn)態(tài)磁通合閘后立即建立穩(wěn)態(tài)磁通，所以，所以(suy)(suy)建立此磁通建立此磁通的勵(lì)磁電流不經(jīng)過瞬變過的勵(lì)磁電流不經(jīng)過瞬變過程就達(dá)到了穩(wěn)態(tài)勵(lì)磁電流程就達(dá)到了穩(wěn)態(tài)勵(lì)磁電流，避免了空載合閘時(shí)沖擊，避免了空載合閘時(shí)沖擊電流的產(chǎn)生，也就是說，電流的產(chǎn)生，也就是說，變壓器在這種情況

4、下合閘變壓器在這種情況下合閘最為有利。最為有利。 第4頁(yè)/共17頁(yè)第五頁(yè)，共17頁(yè)。 在空載合閘后半個(gè)周期（在空載合閘后半個(gè)周期（ ）瞬間）瞬間(shn jin)(shn jin)，磁通達(dá)到最大值，磁通達(dá)到最大值， ，為正常勵(lì)磁磁通的兩倍。，為正常勵(lì)磁磁通的兩倍。0 cosmmt 2.初相角初相角(xin jio) 時(shí)合閘時(shí)合閘 初相角初相角(xin jio)00(xin jio)00合閘變壓器原邊電壓與主磁通波形合閘變壓器原邊電壓與主磁通波形/t max2m第5頁(yè)/共17頁(yè)第六頁(yè)，共17頁(yè)。 在空載合閘后半個(gè)周期，磁通達(dá)到在空載合閘后半個(gè)周期，磁通達(dá)到(d do)最大值，為正常勵(lì)磁磁通的兩倍

5、。最大值，為正常勵(lì)磁磁通的兩倍。 這個(gè)兩倍的磁通將使鐵心處于嚴(yán)重過飽和這個(gè)兩倍的磁通將使鐵心處于嚴(yán)重過飽和，從而導(dǎo)致勵(lì)磁電流急劇增加，可達(dá)到，從而導(dǎo)致勵(lì)磁電流急劇增加，可達(dá)到(d do)正常勵(lì)磁電流的幾十甚至上百倍，額定電流的正常勵(lì)磁電流的幾十甚至上百倍，額定電流的58倍。倍。 鐵心飽和程度越高，合閘電流也越大。鐵心飽和程度越高，合閘電流也越大。第6頁(yè)/共17頁(yè)第七頁(yè)，共17頁(yè)。 上面討論時(shí)，忽略了一次繞組的電阻上面討論時(shí)，忽略了一次繞組的電阻 ，由于實(shí)際情，由于實(shí)際情況下，電阻況下，電阻 ，所以勵(lì)磁電流會(huì)逐漸衰減到正常值，所以勵(lì)磁電流會(huì)逐漸衰減到正常值，衰減快慢與繞組電阻和電抗有關(guān)。一般小容

6、量變壓器，衰減快慢與繞組電阻和電抗有關(guān)。一般小容量變壓器 較大，合閘電流衰減快，只需幾個(gè)周期就可以較大，合閘電流衰減快，只需幾個(gè)周期就可以(ky)(ky)達(dá)到達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。大型變壓器穩(wěn)態(tài)值。大型變壓器 較小，合閘電流衰減慢，有時(shí)可較小，合閘電流衰減慢，有時(shí)可能達(dá)到能達(dá)到20s20s。10r 1r1r1r第7頁(yè)/共17頁(yè)第八頁(yè)，共17頁(yè)。 空載合閘電流對(duì)變壓器本身沒有多大的危害，但當(dāng)它空載合閘電流對(duì)變壓器本身沒有多大的危害，但當(dāng)它衰減較慢時(shí)，可能引起過電流保護(hù)裝置動(dòng)作而跳閘。為了衰減較慢時(shí)，可能引起過電流保護(hù)裝置動(dòng)作而跳閘。為了避免這種現(xiàn)象，需設(shè)法加速合閘電流的衰減。大型變壓器避免這種現(xiàn)象，需設(shè)法

7、加速合閘電流的衰減。大型變壓器中，在變壓器一次側(cè)串聯(lián)一個(gè)合閘附加電阻，以減小合閘中，在變壓器一次側(cè)串聯(lián)一個(gè)合閘附加電阻，以減小合閘電流幅值并加快衰減，合閘結(jié)束后將該電阻切除。電流幅值并加快衰減，合閘結(jié)束后將該電阻切除。三相變壓器中，由于三相電壓相位三相變壓器中，由于三相電壓相位(xingwi)互差互差 ，所，所以合閘時(shí)，總有一相電壓的初相角接近以合閘時(shí)，總有一相電壓的初相角接近 ，則總有一相合，則總有一相合閘電流較大。閘電流較大。 1200第8頁(yè)/共17頁(yè)第九頁(yè)，共17頁(yè)。第二節(jié)第二節(jié) 變壓器的突然變壓器的突然(trn)短路短路 1.突然短路突然短路(dunl)電流電流突然突然(trn)(tr

8、n)短路等效電路圖短路等效電路圖 變壓器運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)繞組發(fā)生突然短路，產(chǎn)生變壓器運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)繞組發(fā)生突然短路，產(chǎn)生很大的短路電流，為額定電流的十幾到二十倍左右，很大的短路電流，為額定電流的十幾到二十倍左右，是一種嚴(yán)重故障，可能造成變壓器損壞。是一種嚴(yán)重故障，可能造成變壓器損壞。 第9頁(yè)/共17頁(yè)第十頁(yè)，共17頁(yè)。112sin()kkkkdiuUti rLdt2cos()2cosktTkkkkkiItIeii 突然短路電流的大小與發(fā)生突然短路電流的大小與發(fā)生(fshng)短路瞬間電短路瞬間電源電壓的初相角有關(guān)。源電壓的初相角有關(guān)。 （1）突然短路）突然短路(dunl)發(fā)生在電壓初相角發(fā)生在電

9、壓初相角 時(shí)時(shí)22sinkkiIt突然短路一發(fā)生突然短路一發(fā)生(fshng)就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，短路電流值最小。就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，短路電流值最小。 第10頁(yè)/共17頁(yè)第十一頁(yè)，共17頁(yè)。（2）突然短路發(fā)生在電壓）突然短路發(fā)生在電壓(diny)初相角初相角 時(shí)時(shí)0 2cos2ktTkkkiItI e 突然短路突然短路(dunl)(dunl)電流波形電流波形第11頁(yè)/共17頁(yè)第十二頁(yè)，共17頁(yè)。 短路電流最大值發(fā)生在短路后半個(gè)周期短路電流最大值發(fā)生在短路后半個(gè)周期(zhuq)(zhuq)瞬間，即瞬間，即 時(shí)，可求出最大短路時(shí)，可求出最大短路電流為：電流為：/t 1max2(1)2kTkkykiIekI1

10、1kTyke krkx1.2 1.4yk 1.5 1.8yk 是突然短路電流的最大值與穩(wěn)態(tài)短路電流最大值是突然短路電流的最大值與穩(wěn)態(tài)短路電流最大值的比值的比值(bzh)(bzh)，其大小決定于變壓器的，其大小決定于變壓器的 和和 ，中，中、小型變壓器、小型變壓器 ，大容量變壓器，大容量變壓器。 yk第12頁(yè)/共17頁(yè)第十三頁(yè)，共17頁(yè)。結(jié)論：結(jié)論： 與與 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)短路電流越大。例如當(dāng)時(shí)短路電流越大。例如當(dāng)時(shí) ， 最大短路電流達(dá)到額定電流的最大短路電流達(dá)到額定電流的25253030倍，這樣大倍，這樣大的沖擊電流會(huì)對(duì)變壓器繞組產(chǎn)生

11、很大的電磁力，對(duì)變的沖擊電流會(huì)對(duì)變壓器繞組產(chǎn)生很大的電磁力，對(duì)變壓器安全運(yùn)行有嚴(yán)重影響。為了限制最大短路電流，壓器安全運(yùn)行有嚴(yán)重影響。為了限制最大短路電流，變壓器的短路阻抗不能太小，但從減小變壓器的電壓變壓器的短路阻抗不能太小，但從減小變壓器的電壓變化率角度考慮，短路阻抗也不能太大，所以，變壓變化率角度考慮，短路阻抗也不能太大，所以，變壓器設(shè)計(jì)時(shí)幺全面考慮，以確定一個(gè)合適的器設(shè)計(jì)時(shí)幺全面考慮，以確定一個(gè)合適的 。maxmax*1*12kkNkyyyNNkkNIIUikkkII ZZI1max2(1)2kTkkykiIekImax*ki*kZ*0.06kZmax*1(1.5 1.8)25 300.06ki*kZ第13頁(yè)/共17頁(yè)第十四頁(yè)，共17頁(yè)。2.過電流過電流(dinli