第-9-章-變壓器的暫態(tài)運(yùn)行課件

不對稱運(yùn)行屬于變壓器的一種穩(wěn)態(tài)不正常運(yùn)行暫態(tài)運(yùn)行是由于變壓器運(yùn)行情況的突變引起，屬于另一類不正常運(yùn)行。引起暫態(tài)的例子：負(fù)載突變、空載合閘、突然短路、雷擊、開關(guān)的通斷等。暫態(tài)時間不長，危害甚大。往往引起過電流或過電壓，嚴(yán)重時會損壞變壓器。

不對稱運(yùn)行屬于變壓器的一種穩(wěn)態(tài)不正常運(yùn)行9.1

變壓器空載合閘

穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，變壓器空載電流I0很小，大型變壓器甚至不到1%IN；但變壓器在空載突然接入電網(wǎng)時，可能有很大的瞬時沖擊電流，可達(dá)I0的幾十倍到幾百倍，IN的6～8倍。此現(xiàn)象的存在是由于飽和及剩磁引起的。若不采取措施，會導(dǎo)致合閘不成功。變壓器空載合閘9.1

變壓器空載合閘穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，變壓器空載電流I0很一、變壓器空載合閘到電源

變壓器副邊開路空載，原邊合閘接到電源稱為空載合閘一、變壓器空載合閘到電源變壓器副邊開路空載，原邊合閘當(dāng)時間t=0時空載合閘，電源電壓為：—合閘時電壓的初相角

當(dāng)時間t=0時空載合閘，電源電壓為：—合閘時電壓的

瞬變過程中勵磁電流與電感的關(guān)系：合閘后微分方程式為：(設(shè)穩(wěn)態(tài)空載運(yùn)行時不考慮鐵心飽和問題)瞬變過程中勵磁電流與電感的關(guān)系：合閘后微分解上式常系數(shù)非齊次微分方程得：解上式常系數(shù)非齊次微分方程得：設(shè)合閘時（t=0），鐵心中沒有剩磁,確定積分常數(shù)C

：得到，空載合閘時磁通隨時間的關(guān)系式為：設(shè)合閘時（t=0），鐵心中沒有剩磁,確定積1.當(dāng)電源電壓初相位角時合閘

合閘后就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，不發(fā)生瞬態(tài)過程1.當(dāng)電源電壓初相位角時合閘合閘后就進(jìn)入穩(wěn)

自由分量是直流指數(shù)衰減量，當(dāng)時，穩(wěn)態(tài)分量與暫態(tài)分量相加可達(dá)最大值，接近。2.當(dāng)電源電壓初相位角時合閘自由分量是直流指數(shù)衰減量，當(dāng)時，穩(wěn)第-9-章-變壓器的暫態(tài)運(yùn)行課件當(dāng)已知變壓器空載接通電源其磁通隨時間變化關(guān)系后，可根據(jù)磁化特性曲線找出相應(yīng)的勵磁電流。變壓器正常運(yùn)行時，磁路設(shè)計得已經(jīng)有點(diǎn)飽和，若在最不利的空載接通電源，磁通可能超過兩倍的，鐵心非常飽和，勵磁電流很大，可達(dá)額定電流的6-8倍。當(dāng)已知變壓器空載接通電源其磁通隨時間變化關(guān)系后，可根第-9-章-變壓器的暫態(tài)運(yùn)行課件

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，勵磁電流也要衰減，衰減的時間常數(shù)為：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結(jié)論：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，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，在變壓器原邊串一個附加電阻，這樣可減少沖擊量，也可使沖擊迅速衰減，合閘完畢，再將該電阻切除。由于三相變壓器三相互差1200，相位總會在合閘時有一相初相位接近于零，總會有一相電流較大。結(jié)論：空載合閘電流對變壓器本身沒有多大危害，但若衰減小結(jié)：數(shù)倍于額定電流，遠(yuǎn)小于短路電流，對變壓器本身無直接危害合閘開始后數(shù)周期內(nèi)的沖擊電流可能使變壓器的保護(hù)裝置誤動作措施：合閘使串如限流電阻，（1）限制沖擊電流；（2）使其快速衰減。小結(jié)：9.2

變壓器突然短路正常運(yùn)行的變壓器二次側(cè)突然短路時，將在一、二次繞組中產(chǎn)生很大的短路電流，短路電流產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力及發(fā)熱將危及變壓器的可靠運(yùn)行，甚至毀壞變壓器。變壓器突然短路電流很大，分析時可以忽略激磁電流，這時變壓器的等效電路可采取簡化等效電路。

9.2

變壓器突然短路正常運(yùn)行的變壓器二次側(cè)突然短路時，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)電流還要大，同時產(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、兩相短路、兩相接地、三相短路等。為了簡單，此圖僅分析單相變壓器突然短路的情況。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

當(dāng)變壓器一次繞組接額定電壓，二次繞組發(fā)生突然短路，原“T”形等效電路可簡化為“一”形等效電路。u1i當(dāng)變壓器一次繞組接額定電壓，二次繞組發(fā)生突然短

由于使磁路不飽和，電感可為常數(shù)，所以可用一次電流表示微分方程：由于使磁路不飽

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。設(shè)時，根據(jù)t=0時的電流，可知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大型變壓器其中：大型變壓器其中：-Imcos(wt)i1180360當(dāng)時突然短路：分析出現(xiàn)最大電流的條件-Imcos(wt)i1180360當(dāng)時突對于小容量變壓器：對于大容量變壓器：若采用短路阻抗標(biāo)幺值表示，則為：對于小容量變壓器：對于大容量變壓器：若采用短路阻抗標(biāo)幺值表示例：若則：例：若則：(3)暫態(tài)短路時的機(jī)械應(yīng)力電流與漏磁場相互作用，在繞組各匝中將產(chǎn)生作用力，F(xiàn)=BσIl。正常運(yùn)行時，作用力較小。短路時，F(xiàn)將按電流平方劇增。高低壓繞組電流方向相反，徑向力將使得低壓繞組承受壓力，高壓繞組承受張力；而軸向力從上下擠壓繞組。這些應(yīng)力會使得繞組可能被拉斷或者變形。

(3)暫態(tài)短路時的機(jī)械應(yīng)力發(fā)熱現(xiàn)象：設(shè)外施電壓為額定值，zk*=0.055，則短路電流產(chǎn)生的銅損耗是正常銅損耗的182倍。影響： 使繞組溫度急劇上升，產(chǎn)生過熱，需進(jìn)行過熱保護(hù)。發(fā)熱現(xiàn)象：電磁力作用：設(shè)外施電壓為額定值，zk*=0.055，則電磁力（由漏磁場和電流作用產(chǎn)生）也與電流的平方成正比，繞組上產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，徑向有外張力和內(nèi)壓力，軸向里從繞組兩端擠壓繞組。措施： 加強(qiáng)繞組的機(jī)械強(qiáng)度；設(shè)計較大的短路阻抗限制電流。電磁力作用：9.3

過電壓現(xiàn)象

變壓器運(yùn)行時，若因某種原因使得電壓超過額定電壓，即稱為過電壓。變壓器的過電壓現(xiàn)象有兩種：大氣過電壓/操作過電壓。輸電線遭雷擊、帶電云層與輸電線間產(chǎn)生靜電感應(yīng)或者放電，均會形成大氣過電壓。當(dāng)變壓器或線路的開關(guān)合閘或者拉閘時，因系統(tǒng)中產(chǎn)生電磁能量轉(zhuǎn)換而導(dǎo)致的過電壓稱為操作過電壓。過電壓時間較短，為幾十微秒。9.3

過電壓現(xiàn)象變壓器運(yùn)行時，若因某種原因使得電壓全波過電壓波形截斷波過電壓波形全波過電壓波形截斷波過電壓波形不對稱運(yùn)行屬于變壓器的一種穩(wěn)態(tài)不正常運(yùn)行暫態(tài)運(yùn)行是由于變壓器運(yùn)行情況的突變引起，屬于另一類不正常運(yùn)行。引起暫態(tài)的例子：負(fù)載突變、空載合閘、突然短路、雷擊、開關(guān)的通斷等。暫態(tài)時間不長，危害甚大。往往引起過電流或過電壓，嚴(yán)重時會損壞變壓器。

不對稱運(yùn)行屬于變壓器的一種穩(wěn)態(tài)不正常運(yùn)行9.1

變壓器空載合閘

穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，變壓器空載電流I0很小，大型變壓器甚至不到1%IN；但變壓器在空載突然接入電網(wǎng)時，可能有很大的瞬時沖擊電流，可達(dá)I0的幾十倍到幾百倍，IN的6～8倍。此現(xiàn)象的存在是由于飽和及剩磁引起的。若不采取措施，會導(dǎo)致合閘不成功。變壓器空載合閘9.1

變壓器空載合閘穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，變壓器空載電流I0很一、變壓器空載合閘到電源

變壓器副邊開路空載，原邊合閘接到電源稱為空載合閘一、變壓器空載合閘到電源變壓器副邊開路空載，原邊合閘當(dāng)時間t=0時空載合閘，電源電壓為：—合閘時電壓的初相角

當(dāng)時間t=0時空載合閘，電源電壓為：—合閘時電壓的

瞬變過程中勵磁電流與電感的關(guān)系：合閘后微分方程式為：(設(shè)穩(wěn)態(tài)空載運(yùn)行時不考慮鐵心飽和問題)瞬變過程中勵磁電流與電感的關(guān)系：合閘后微分解上式常系數(shù)非齊次微分方程得：解上式常系數(shù)非齊次微分方程得：設(shè)合閘時（t=0），鐵心中沒有剩磁,確定積分常數(shù)C

：得到，空載合閘時磁通隨時間的關(guān)系式為：設(shè)合閘時（t=0），鐵心中沒有剩磁,確定積1.當(dāng)電源電壓初相位角時合閘

合閘后就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，不發(fā)生瞬態(tài)過程1.當(dāng)電源電壓初相位角時合閘合閘后就進(jìn)入穩(wěn)

自由分量是直流指數(shù)衰減量，當(dāng)時，穩(wěn)態(tài)分量與暫態(tài)分量相加可達(dá)最大值，接近。2.當(dāng)電源電壓初相位角時合閘自由分量是直流指數(shù)衰減量，當(dāng)時，穩(wěn)第-9-章-變壓器的暫態(tài)運(yùn)行課件當(dāng)已知變壓器空載接通電源其磁通隨時間變化關(guān)系后，可根據(jù)磁化特性曲線找出相應(yīng)的勵磁電流。變壓器正常運(yùn)行時，磁路設(shè)計得已經(jīng)有點(diǎn)飽和，若在最不利的空載接通電源，磁通可能超過兩倍的，鐵心非常飽和，勵磁電流很大，可達(dá)額定電流的6-8倍。當(dāng)已知變壓器空載接通電源其磁通隨時間變化關(guān)系后，可根第-9-章-變壓器的暫態(tài)運(yùn)行課件

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，勵磁電流也要衰減，衰減的時間常數(shù)為：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結(jié)論：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，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，在變壓器原邊串一個附加電阻，這樣可減少沖擊量，也可使沖擊迅速衰減，合閘完畢，再將該電阻切除。由于三相變壓器三相互差1200，相位總會在合閘時有一相初相位接近于零，總會有一相電流較大。結(jié)論：空載合閘電流對變壓器本身沒有多大危害，但若衰減小結(jié)：數(shù)倍于額定電流，遠(yuǎn)小于短路電流，對變壓器本身無直接危害合閘開始后數(shù)周期內(nèi)的沖擊電流可能使變壓器的保護(hù)裝置誤動作措施：合閘使串如限流電阻，（1）限制沖擊電流；（2）使其快速衰減。小結(jié)：9.2

變壓器突然短路正常運(yùn)行的變壓器二次側(cè)突然短路時，將在一、二次繞組中產(chǎn)生很大的短路電流，短路電流產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力及發(fā)熱將危及變壓器的可靠運(yùn)行，甚至毀壞變壓器。變壓器突然短路電流很大，分析時可以忽略激磁電流，這時變壓器的等效電路可采取簡化等效電路。

9.2

變壓器突然短路正常運(yùn)行的變壓器二次側(cè)突然短路時，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)電流還要大，同時產(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、兩相短路、兩相接地、三相短路等。為了簡單，此圖僅分析單相變壓器突然短路的情況。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

當(dāng)變壓器一次繞組接額定電壓，二次繞組發(fā)生突然短路，原“T”形等效電路可簡化為“一”形等效電路。u1i當(dāng)變壓器一次繞組接額定電壓，二次繞組發(fā)生突然短

由于使磁路不飽和，電感可為常數(shù)，所以可用一次電流表示微分方程：由于使磁路不飽

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。設(shè)時，根據(jù)t=0時的電流，可知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大型變壓器其中：大型變壓器其中：-Imcos(wt)i1180360當(dāng)時突然短路：分析出現(xiàn)最大電流的條件-Imcos(wt)i1180360當(dāng)時突對于小容量變壓器：對于大容量變壓器：若采用短路阻抗標(biāo)幺值表示，則為：對于小容量變壓器：對于大容量變壓器：若采用短路阻抗標(biāo)幺值表示例：若則：例：若則：(3)暫態(tài)短路時的機(jī)械應(yīng)力電流與漏磁場相互作用，在繞組各匝中將產(chǎn)生作用力，F(xiàn)=BσIl。正常運(yùn)行時，作用力較小。短路時，F(xiàn)將按電流平方劇增。高低壓繞組電流方向相反，徑向力將使得低壓繞組承受壓力，高壓繞組承受張力；而軸向力從上下擠壓繞組。這些應(yīng)力會使得繞組可能被拉斷或者變形。

(3)暫態(tài)短路時的機(jī)械應(yīng)力發(fā)熱現(xiàn)象：設(shè)外施電壓為額定值，zk*=0.055，則短路電流產(chǎn)生的銅損耗是正常銅損耗的182倍。影響： 使繞組溫度急劇上升，產(chǎn)生過熱，需進(jìn)行過熱保護(hù)。發(fā)熱現(xiàn)象：電磁力作用：設(shè)外施電壓為額定值，zk*=0.055，則電磁力（由漏磁場和電流作用產(chǎn)生）也與電流的平方成正比，繞組上產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，徑向有外張力和內(nèi)壓力，軸向里從