第六章变压器的过渡过程第一节概述当变压器突然改变负载、当变压器突然改变负载、空载合闸到电源、电源、二次绕组突发短路或受到过电压冲击等，击等，变压器各电磁量就要发生骤烈的变其持续过程称为过渡过程。化，其持续过程称为过渡过程。分析变压器的过渡过程，分析变压器的过渡过程，主要是由于此过程会出现过电压或过电流，在极短的时间过程会出现过电压或过电流，内也会对变压器造成破坏。内也会对变压器造成破坏。第二节过电流现象一、变压器空载合闸到电源变压器副边开路空载，变压器副边开路空载，原边合闸接到电源称为空载合闸设稳态空载运行时不考虑铁心饱和问题ki0&Φ当时间t=0时空载合当时间时空载合则电源电压为：闸，则电源电压为：U1=2U1Sin(ωt+a0)u1W1W2α0—合闸时电压U1合闸时电压&的初相角合闸后微分方程式为：合闸后微分方程式为：dΦtW1+i0r1=2U1Sin(ωt+a0)dtQ瞬变过程中励磁电流i0与电感L1的关系：的关系：W1Φti0=L1dΦtr1∴W1+W1Φt=2U1Sin(ωt+a0)dtL1解常系数非齐次微分方程得：解常系数非齐次微分方程得：Φt=ΦmSin(ωt+a0?θ)+ceθ=tg－1?r1tL1ωL1r1≈900磁通与电源电压的相位差θ—磁通与电源电压的相位差设合闸时（），铁心中没有剩磁（），铁心中没有剩磁设合闸时（t=0），铁心中没有剩磁（Φt=0=0）：Φt=Φp+Φh=?ΦmCos(ωt+a0)+ceα0=900时合闸：1.当电源电压初相位角时合闸：当电源电压初相位角?r1tL1Φt=?Φmcos(ωt+900)=Φmsinωt合闸后就进入稳定状态，不发生瞬整过程合闸后就进入稳定状态，φφu10ωtα0=00时合闸：2.当电源电压初相位角时合闸：当电源电压初相位角Φt=?Φmcosωt+Φme?r1tL1自由分量是直流指数衰减量，自由分量是直流指数衰减量，t=0时Φm最大，当ωt=1800时，稳整分量与暂整分量相加可达2Φmφφtφh0φpu1ωt当已知变压器空载接通电源其磁通随时间变化关系后，化关系后，可根据磁化特性曲线找出相应的励磁电流。电流。变压器正常运行时，变压器正常运行时，磁路设计得已经有点饱若在最不利的空载接通电源，和，若在最不利的空载接通电源，磁通可能超过铁心非常饱和，很大，两倍的Φm，铁心非常饱和，励磁电流i0m很大，可达额定电流的3-5倍可达额定电流的倍。Φt2ΦmΦm0i0i0mi0在变压器空载接通电源的过程中，在变压器空载接通电源的过程中，随着自由分量磁通的衰减，励磁电流也要衰减，分量磁通的衰减，励磁电流也要衰减，衰减的时间常数为：间常数为：=L1TR1一般小型变压器衰减得快，约几个周波即可一般小型变压器衰减得快，达到稳态，大型的变压器衰减得慢一些，达到稳态，大型的变压器衰减得慢一些，有时可达十几秒。达十几秒。0ωt结论：结论：空载合闸电流对变压器本身没有多大危但若衰减较慢时，害，但若衰减较慢时，可能引起过电流保护装置动作而跳闸。为了避免这种情况，装置动作而跳闸。为了避免这种情况，在变压器原边串一个附加电阻，压器原边串一个附加电阻，这样可减少冲击也可使冲击迅速衰减，合闸完毕，量，也可使冲击迅速衰减，险⑼瓯希俳?该电阻切除。该电阻切除。由于三相变压器三相互差1200，相位总由于三相变压器三相互差会在合闸时有一相初相位接近于零，会在合闸时有一相初相位接近于零，总会有一相电流较大。有一相电流较大。二、突然短路变压器稳态短路电流已经是额定电流的十几倍到二十几倍左右，倍到二十几倍左右，突然短路电流比稳态电流还要大，同时产生的冲击电流会使机械力增大。要大，同时产生的冲击电流会使机械力增大。三相变压器故障短路各种各样：一相接地、三相变压器故障短路各种各样：一相接地、两相短路、两相接地、三相短路等。两相短路、两相接地、三相短路等。为了简单，为了简单，此图仅分析单相变压器突然短路的情况。器突然短路的情况。当变压器一次绕组接额定电压U1，二次绕组发生突然短路，次绕组发生突然短路，原“T”形等效电路形等效电路。可简化为“一”形等效电路。&I1R1jX1'R2'jX2&′I2&I0&U1RmjXm&&E1=E2'&&&使磁路不饱和，由于I1Z1+I2/Z2/=U1?使磁路不饱和，电感可为常数，所以可用一次电流表示微分方程：可