第五章三相变压器的异常运行.ppt

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。如果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化，所以，变压器突然短路时，绕组的铜耗可达额定时的几百倍，如果不迅速切断电源，绕组温度将急剧上升。所以，大型电力变压器都有过热保护装置，一旦发生短路故障，将及时切断电源。 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重过饱和，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。 上面讨论时，忽略了一次绕组的电阻 ，由于实际情况下，电阻 ，所以励磁电流会逐渐衰减到正常值，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，可能引起过电流保护装置动作而跳闸。为了避免这种现象，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。 *第三节 变压器的突然短路 1.突然短路电流 图5－15 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，是一种严重故障，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 图5－16 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，其大小决定于变压器的 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，对变压器安全运行有严重影响。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化率角度考虑，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 * * 电机学 Electric Machinery 主讲人：戴 焯 第五章 三相变压器的异常运行 第一节 三相变压器的不对称运行 *第二节 变压器的空载合闸 *第三节 变压器的突然短路 第一节 三相变压器的不对称运行 三相变压器运行时，总是尽可能使负载对称，可提高变压器的运行效率。但实际运行过程中，负载不一定对称，如果系统发生故障，更会造成严重不对称。一般来说，三相电源对称，如果负载不对称，变压器三相电流不对称，内部阻抗压降也不对称，导致二次侧电压不对称。电力变压器中，内部阻抗压降小，负载电流不对称对二次电压不对称程度影响不是很大，但Yyn组式联结的变压器，负载不对称时，将引起相电压的显著不对称，导致变压器无法正常工作。 一、对称分量法 所谓对称分量法是把一组不对称的三相电压（或电流）分解为三组对称的正序、负序、零序电压（或电流），先按各序对称的三相系统单独作用的情况分别计算，再把结果叠加就得到原来那组不对称三相电压（或电流）。 设三相不对称电流IA、IB、IC，按对称分量法都可分解为正序、负序、零序三相对称分量电流。 正序电流：相序为A-B-C，其大小相等、相位互差120°，如图5-1a)所示； 负序电流：相序为A-C-B，其大小