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变压器合闸送电,不管是单相,还是三相,总会听到“嗡”的一声响,有时候还挺吓人的。变压器容量不同,动静也有大有小,持续时间也有长有短,容量大的变压器持续时间会比较长,10到15秒不等,或许更长,容量小的,一般在5秒以内。
空载合闸在冲击合闸的瞬间,还有一个比较明显的现象,就是会看到电流表显示的电流会“噌噌”的往上涨,伴随声音的减小,电流也逐步衰减,最后降至变压器稳定下的空载电流。这个合闸瞬间的电流,可以达到变压器额定电流的6到8倍,或许更大。
这个电流,就是变压器的励磁涌流,它是引起变压器在合闸瞬间电流异常增大并伴随异常声响的元凶。
就像开车一样,刚出门就遇到了个大坡,必须要踩足了油门才能越过去,下坡后才能一马平川。
逐步衰减那么,这个“坡”是怎么产生的哪?这其实还是牵扯到电磁的关系,归根结底是内部磁场引起外施电流的变化。
前面重点说过剩磁,用Φr表示,这里也先说剩磁Φr,这里所说的剩磁是上次停电时在变压器铁芯中的剩磁。
由于铁芯中的磁通不能突变,那么,合闸瞬间,铁芯中的磁通就等于剩磁Φr,剩磁大小取决于上次变压器停电的时刻,只要不是磁通过零点时刻,剩磁就会存在,只是不同时刻,大小不同而已。
磁滞回线若变压器恰巧在t=0时刻合闸,变压器铁芯中的磁通最大值可以达到峰值:2Φm+Φr,其中,Φm为工作磁通的最大值。
所以,变压器在冲击合闸时,变压器铁芯中磁通的大小取决于合闸时刻的初相角及方向,还和上次停电时的剩磁有关。
理解了这一层,就会发现:即使是两台容量相同的变压器,在合闸瞬间“嗡的一声响”的大小不同是什么原因了。新投用的变压器要冲击合闸五次,也是出于这方面的考虑,不同时刻合闸,励磁涌流大小不同,也因此来考验变压器的耐受程度。
变压器内部图正常情况下,变压器工作在非饱和区,用Φ=Φmcosωt来表示,正常工作时,铁芯中的磁通会小于或接近饱和磁通Φb,但不会大于饱和磁通Φb。这时,磁通Φ与励磁电流Ir成线性关系,始终维持磁通的工作状态,铁芯被反复磁化,励磁电流Ir很小。
但在合闸瞬间,铁芯中的磁通要远大于(峰值可达2Φm+Φr)铁芯的饱和磁通Φb,且铁芯为铁磁材料,饱和后的磁通与励磁电流Ir就出现了非线性关系,就使得变压器励磁电流Ir要大的多,可以达到变压器额定电流的6到8倍。
励磁电流曲线由于励磁涌流的存在,往往会造成保护误动,比如差动保护,或速断过流保护,这牵扯到励磁涌流与保护定值配合的问题,以后还会陆续的提,请持续