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为何切除空载变压器会引起过电压

(2013-02-26 18:48:25)

切除空载变压器是系统中常见的一种操作。变压器在空载运行时，表现为一励磁电感Lm，因此切除空载变压器，也就是切除电感负载。而切除电感负载，就会引起操作过电压。图（a）为切除空载变压器的等值电路。其中C为变压器绕组及其连线的对地杂散电容，Ls为电源系统电感（Ls＜＜Lm。由于感抗ωL2与由电容C引起的容抗1/ωC相比很小，所以流过断路器QF的电流i，也就是工频励磁电流，它的相位角比电源电动势落后90°。现在假定励磁电流i₀在自然过零点之时被切断，那么在这一瞬间，电容和电感两端的电压恰好达到最大值，即等于电源电动势e的幅值Em，而电感Lm中的电荷通过Lm放电，并在衰减过程中消失。显然这样的合闸过程不会引起过电压。但是当断路器具有强烈的熄弧功能时，由于励磁电流很小，所以在电流自然过零点之前就可以强行切断，如图所示。在此截流瞬间，电感中的贮能L_i02/2是不会消失的，因此截流的结果将迫使绕组中的贮能以振荡的形式转换给杂散电容，其值为CU₂/2，切除空载变压器所产生的过电压的大小，主要与变压器回路的参数及开关的性能有关，因L_i02/2= CU₂/2 ，截流过电压U=i₀√L/C。空气开关的熄弧能力强，截流大而且重燃次数少，故能引起较大的多电压。充油断路器等熄弧能力弱的断路器，其截流小而重燃次数多，多次重燃将使铁芯电感中的贮能越来越小，故过电压的幅值也较低。通常认为在中性点直接接地的电网中，切断110～300kV空载变压器的过电压一般不超过3U_Φz（变压器的最高运行相电压），个别可达6 U_Φz。在中性点不接地或经消弧线圈接地的35～154k电网中，切空载变压器所产生的过电压一般不超过4 U_Φm，个别可达7 U_Φm。变压器的励磁电流越小，则过电压也越小。对切空载变压器所产生的过电压，可用阀型避雷器限制。另外装有并联电阻的断路器，可以将变压器等值电容C两端的电荷通过并联电阻泄漏出去，也能限制此种过电压

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