空載變壓器在正常運(yùn)行時(shí)相當(dāng)于一個(gè)激磁電感苔咪。切除空載變壓器就是開(kāi)斷一個(gè)小容量的電感負(fù)荷沉桌,產(chǎn)生這種過(guò)電壓的原因是流過(guò)電感的電流在達(dá)到自然零值前就被斷路器強(qiáng)行切斷敌土,從而迫使儲(chǔ)存在電感中的磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能量而導(dǎo)致電壓的升高瞳遍。其簡(jiǎn)化電路圖如下所示:
當(dāng)切除100A以上的交流電流時(shí),開(kāi)關(guān)觸頭間的電弧通常是在工頻電流自然過(guò)零時(shí)熄滅的睦优;但當(dāng)切除的電流很小時(shí)第队,電弧往往會(huì)提前熄滅,也就是說(shuō)電流會(huì)在過(guò)零前就被強(qiáng)行切斷刨秆,出現(xiàn)所謂的截流現(xiàn)象。
變壓器的空載電流非常小忆畅,只有幾安至幾十安衡未,所以說(shuō)截流現(xiàn)象頻發(fā)。
切除空載變壓器的波形圖如下所示:
假如電流iL是在其自然過(guò)零時(shí)被切斷的家凯,電感中儲(chǔ)存的磁能已全部轉(zhuǎn)化為電能用來(lái)阻礙電流的減小缓醋,電感此時(shí)沒(méi)有已沒(méi)有存儲(chǔ)能量。在iL被切斷后绊诲,電容上電荷通過(guò)電感作振蕩性放電送粱,由于存在鐵芯損耗及電阻損耗,這種放電會(huì)逐漸衰減至零掂之。在此情況下抗俄,則不會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓脆丁。
假如電流iL是在自然過(guò)零之前就被提前切斷,此時(shí)電感中還存在一定的能量未釋放完畢动雹,由于自感效應(yīng)槽卫,為了阻礙電流的減小,電感放電維持原電流方向胰蝠,并對(duì)電容充電歼培,直至電感中能量全部轉(zhuǎn)移至電容。
根據(jù)能量守恒茸塞,可求得電容上出現(xiàn)的最大電壓躲庄。具體方程如下:
其中WL為切斷瞬間電感中儲(chǔ)存能量,WC為切斷瞬間電容中儲(chǔ)存能量钾虐,W總為振蕩過(guò)程中電容上的最大能量噪窘。解上述方程組,可得出:
由于變壓器的寄生電容較小禾唁,在工程可以略去電容上所存儲(chǔ)的能量效览,即得到:
其中(L/C)的開(kāi)根稱為變壓器的特性阻抗。
拓展:
與切除空載線路不同荡短,多次重燃將使得電感中所存儲(chǔ)的能量越來(lái)越小丐枉,以致過(guò)電壓幅值越來(lái)越低。這里與切除空載線路的主要不同點(diǎn)就是空載線路等同于大電容掘托,而空載變壓器等同與大電感瘦锹。
切除空載變壓器時(shí),由于電容的充電電流與C成正比闪盔,在切除空載變壓器時(shí)電容較小弯院,充電電流較小,發(fā)生重燃時(shí)泪掀,電感中剩余能量會(huì)用來(lái)阻礙電源電流的增大听绳,能量因此而被消耗。
切除空載線路時(shí)异赫,由于電容C較大椅挣,充電電流較大,而電感較小塔拳,其儲(chǔ)能也較小鼠证,一般來(lái)說(shuō),電感中的能量很快會(huì)全部轉(zhuǎn)移至電容靠抑。在發(fā)生重燃時(shí)量九,電感中已無(wú)能量,不存在損耗的發(fā)生。
影響因素如下:
a荠列、斷路器性能
滅弧性能越強(qiáng)的斷路器类浪,其對(duì)應(yīng)的切空載變壓器的過(guò)電壓值最大。
b弯予、變壓器特性
限制措施如下:
⑴戚宦、針對(duì)b,采用優(yōu)質(zhì)導(dǎo)磁材料锈嫩,以減小激磁電流受楼;或改用糾結(jié)式繞法以及增加靜電屏蔽,可使得過(guò)電壓有所降低呼寸。
⑵艳汽、采用避雷器保護(hù)
在斷路器的變壓器側(cè)裝設(shè)閥型避雷器,由于切除空載變壓器是極為平常的操作对雪,所以在非雷雨季節(jié)河狐,避雷器也不得退出運(yùn)行。
⑶瑟捣、裝設(shè)并聯(lián)電阻
在斷路器主觸頭兩側(cè)并聯(lián)一線性或非線性電阻馋艺,其限值應(yīng)接近于被切除電感的激磁阻抗(數(shù)萬(wàn)歐)。