变压器的瞬变过程

第29卷第4期 煤炭技术 V01．29，No．04 2010年4期 (：oal‘rP(hnn¨I，“ 郇rm2010li—— —It!●l●lIlIl●__●l_●l●l●●Il●___l-__●_●_●__● 变压器的瞬变过程 陈耕涛 (鹤岗矿业集团铁路运输部，黑龙江鹤岗154100) 摘要：变压器在接人电网投人运行或发生突然短路故障时．使得变压器的运行状态发生变化。这种状态的变化不 可能瞬时完成，而要出现瞬变过程。在此过程中有可能出现比稳态大得多的电流。有时由于雷电的作用，可能使变 压器受到过电压的威胁，所以了解过电流和电压的发生条件、性质及其危害，对变压器的运行人员来说，都是必要 的。 关键词：变压器；短路电流；过电压 中图分类号：TM40 文献标识码：B 文章编号：1008—8725(2010)04-0050-02 1～■ ■●1J ●● ‘ ■ Discussionol-tranSlormertransients CHENGeng——tao (RailwayTransportaionDepartment，HegangMiningIndustryGroup，Hegang154100，China) Abstract：Transformerattheaccessnetworkintooperation，oramutationinshort-circuitfault， makingthetransformerrunningstatechange．Changeinthisstatecannotbeinstantaneous， Transientprocesseshavetooccur．Inthisprocess，currentmaybemuchlargerthanthesteady- state．Sometimes，becauseoftheroleoflightningmaycausethethreatofover-voltageto transformer，So，tofindoutconditionsfortheoccurrence，natureandthedangeraboutcurrent andover—voltage，personnelfortheoperationofthetransformer,itisnecessarytopersonnelfor theoperationofthetransformer． Keywords：transformer；short-circuitcurrent；over-vohage 1 变压器突然短路时的电流 变压器在运行中，输电线可能发生短路造成事 故，当事故点发生在变压器副边端点时限制短路电 流的仅有变压器的内部阻抗，使短路电流达到最大 值。由图1的变压器的等效电路可知，在原边电压 不变的情况下稳定短路电流为： 忙等=器‘ A。一邑卜——』毋n—一alul _Id _ 么 图1变压器等效电路图 在一般情况下，它可达额定电流的10～20倍。 这样大的短路电流，使变压器绕组导线受到非常大 的电磁力(载流导体在漏磁场中所受的力)，而且这 个力产生的如此迅速，以致断路器也难以保护。在 此电磁力的作用下线圈可能发生变形，绝缘损坏， 甚至线圈断裂。故在设计和制造变压器时，应使线 圈有合理的结构和相对位置，尽可能的固定，使它 能够承受这种冲击。此外，巨大的短路电流使铜损 耗急剧增加，绕组急剧发热，如不设法及时排除故 障或加以保护，绕组有烧坏的可能。 2变压器的过电压 变压器在操作或发生故障的过程中，可能引起 过电压。实践 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，这种过电压很少超过变压器相 电压的4倍。而危害最大的还是大气过电压，这是 由于带电的云对地放电时产生在输电线上的感应 过电压，其最大值可达300～400kV；或带电的云直 接对输电线放电，即雷击过电压，其最大值可达额 定相电压的16倍。这个电压不仅严重地威胁着变 压器的主绝缘线圈对地线圈之间的绝缘，还由于电 压分布不均匀，造成匝间绝缘的击穿。这种大气过 电压对于额定电压在220kV以下的变压器乃是最 危险的。了解过电压的物理过程、危害及其防护措 施，对于变压器的维修和运行人员来说是需要的。 在大多数情况下，大气过电压的波形是一个幅值很 大，持续时间很短的非周期性脉冲电压波，如下图2 所示：它的波前极为陡峭，电压从零升高到最大值 的时间，仅为十分之几微秒，可以把它看成是一个 频率极高的周期性波的1／4周期，它的持续时间也 很短，从零上升经最大值下降到最大值的一半的时 收稿日期：2009—10—29；修订日期：2010-02-04 作者简介：陈耕涛(1960一)，男，河北黄骅人，供电工程师，现在鹤岗矿业集团铁路运输部从事供电技术工作，Tel：13946840177。 万方数据 第4期 陈耕涛：变压器的瞬变过程 ·51． ∥ 一。‘—．．—．．．．．．一．．．．．．．．．—．．．}l图2非周期性脉冲电压波形图 问，也不过几十微秒。这个脉冲电压以波的形式用近 于光速的速度，从雷云放电的地方向输电线的两侧 传播。 当电压脉冲波到达变压器后，变压器是一个极 大的电感，而绕组的分布电容却是不可忽略的，它 的高频容抗很小，这时高频电流将通过分布电容流 过。图3画出了变压器的高频等效电路，图中C是 线圈与线圈之间的电容。 图3变压器高频等效电路图 Cz是线圈与地间的电容，由于低压绕组对地有 较大的电容，可以认为低压绕组的电位与地相同。 由于Cz的存在，使得流过每个Ck的电流是不相同 的，愈靠近进线端,fit的电容Ck，流经的电流愈大，电 容两端的电压降也愈大；愈靠近中性点的ck，流经 的电流愈小，两端电压降也愈小，因此，沿着绕组的 高度电压的分布是不均匀的，如下图4，图5曲线1 Umax U 、／， )． ．r i 图4中性点接地的电压分布图5中性点绝缘的电压分布 所示。 图中Umax是加在变压器进线端子的脉冲电压 最大值。由图看出，不论中性点接地与否，在最初的 电压分布是不均匀的，在靠进线端子A的几个线圈 之间电位梯度很大，最高匝间电压可达正常匝间电 压的50—200倍，这对匝间绝缘和线圈之间的绝缘 是很大的威胁。当高频瞬变过程过去以后，电容电 流逐渐消失，这时电压的分布由线圈的感抗和电阻 决定，它的分布将是均匀的，如图中曲线3所示。应 该注意，在瞬变过程中，由于电感和电容的存在，将 伴随有振荡的过程，实验结果表明，某些线圈对地 之间可能出现比冲击波还高的电压，其电压分布如 图中曲线2所示。 3 防范措施 (1)安装避雷器保护。当电压高到一个程度后， 避雷器的电阻急剧下降，使脉冲电压不会超过变压 器绝缘所能允许之值。 (2)采用中性点接地系统。在35kV以上的变 压器尽量采用中性点接地系统，以防止在振荡过程 中出现高电压。如果变压器中性点绝缘或经电抗器 接地，应在中性点与地之间接入避雷器，而且并联 一个电容，如图6所示。 ● 图6变压器中性点绝缘图 使中性点在过电压瞬变过程中，相当于接地一 样。 4 结束语 通过上面的分析了解了变压器瞬变的过程及性 质和危害，这对于变压器运行人员来说，都是必要 的。 (责任编辑王秀丽)l早＼'n{Y、之Y、王f A X-爿爿“■■■““纠爿●9kj‘丫、iY、iY、。lI' ．A v^J卅卅卅州州卅州卅刁 万方数据 变压器的瞬变过程 作者： 陈耕涛， CHEN Geng-tao 作者单位： 鹤岗矿业集团,铁路运输部,黑龙江,鹤岗,154100 刊名： 煤炭技术 英文刊名： COAL TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2010，29(4) 被引用次数： 0次 相似文献(10条) 1.期刊 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 周求宽.崔金灵.万军彪.Zhou Qiukuang.Cui Jinling.Wan Junbiao 江西电网变压器短路电流分析研究 -江西电力2009,33(4) 分析了日前江西电网110 kV及以卜电压等级变压器的短路电流,得出 220 kV变压器110 kV侧短路时流经绕组的短路电流相对较大.且对于三相三绕组 变压器单相短路电流大于三相短路电流;在此基础上针对江西电网220 kV变压器短路损坏均由110 kV侧短路故障引起的特点,计算了2006及2009年系统最 大运行方式下,220kV变压器110 kV侧短路时流经变压器绕组的电流,论证了电磁环网解环对降低220 kV变压器是压侧短路电流作用不明显. 2.会议论文 李辉.田志勇.孟庆然.祝磊 基于数学形态谱和LS-SVM的变压器励磁涌流和短路电流识别新方法 2008 数学形态学是一种十分有效的图象处理工具，从数学形态学的基本运算出发，定义了一种新的图象识别工具—数学形态谱。利用数学形态谱对变压 器短路电流和励磁涌流时域波形进行变换，以前11刻度对应的形态谱值作为LS-SVM（最小二乘—支持向量机）的输入特征量，对变压器短路电流和励磁 涌流进行分类。MATLAB仿真证明，该方法不受变压器剩磁，合闸角的影响，且在小样本情况下具有很好的分类能力，是一种准确有效的识别方法。 3.期刊论文 陈政.燕京.钟胜.方晓松.CHEN Zheng.YAN Jing.ZHONG Sheng.FANG Xiao-song 500 kV变压器低压侧短 路电流超标问题研究 -华中电力2006,19(5) 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