好几天没有更新了,今天继续分享变压器电磁计算系列话题之一,变压器短路阻抗。
概述(漏磁通及短路阻抗)
一,漏磁通
在变压器中,凡不按照铁芯所规定的磁路流动的一切其他磁通,称为漏磁通。双绕组变压器的漏磁通是由二次绕组的磁势和与其相平衡的一次绕组磁势负载分量共同产生的,并在一、二次绕组中分别感应出漏抗电势。而多绕组变压器的漏磁通则是由所有二次绕组磁势和与其相平衡的一次绕组磁势的负载分量共同产生的,并在所有一、二次绕组中感应出漏抗电势。
漏磁通的磁阻主要决定于产生它的所有绕组所占空间的几何尺寸,而该空间以外的磁路,由于漏磁通的发散磁路截面积增大,或经过铁芯及油箱铁磁介质的磁阻很小,因而漏磁通与产生它的磁势基本上呈线性关系。同时,产生漏磁通的磁势正比于绕组的负载电流和匝数,磁路的磁阻正比于磁路长度,反比于磁路的截面积。因此漏磁通正比于绕组的负载电流和匝数,并决定于产生它的所有绕组的几何尺寸。
由电磁感应定律,绕组的漏抗电势正比于该绕组的漏磁链。因此绕组的漏抗电势也正比于该绕组的负载电流和匝数,并取决于产生漏磁通的所有绕组的几何尺寸。
漏磁通在绕组所占据空间里流动的方向是与绕组轴向方向平行的,通常称为纵向漏磁通。相应的纵向漏磁通所产生的漏抗电势称为纵向漏抗电势。
根据变压器的磁势平衡定律,变压器一、二次绕组的磁势总是平衡的,但由于纵绝缘结构要求绕组的起始部分加强绝缘,或调压线段设于高压侧的缘故,从而使沿绕组整个高度上一、二次绕组的安匝并不完全处于平衡状态,即在一些区域里,可能一次绕组的安匝数大于二次绕组的安匝数,而在另一些区域里,可能二次绕组的安匝数大于一次绕组的安匝数。这样,相当于在绕组整个高度上交错地排列着几个等效绕组,各等效绕组的有效安匝数等于各区域内一、二次绕组安匝数之差。每一区域的等效绕组的有效安匝数必然与其相邻的另一个或几个区域的等效绕组的有效安匝数相平衡。而相互平衡的磁势将产生漏磁通,所以在一、二次绕组所占据的空间里还将有一种流通方向与绕组轴向方向相垂直的漏磁通,此种漏磁通称为横向漏磁通。
横向漏磁通在变压器发生短路情况下,将引起极大的轴向电动力,因此在变压器设计时,应尽量减少横向漏磁通。一般在排列绕组线匝时,应尽可能使各区域里一、二次绕组的安匝区域平衡,一、二次绕组横向安匝的平衡程度是变压器设计质量的重要指标之一。
横向漏磁通也将在绕组中感应出横向漏抗电势。因此,绕组的漏抗电势实际上包括上述两部分。不过由于横向漏抗电势比纵向漏抗电势小得多,只有在特大容量的变压器中才占一定比例,所以在变压器计算中,往往仅计算纵向漏抗电势,只对特大容量的变压器才计算横向漏抗电势。
二,短路阻抗
变压器短路阻抗是当负载阻抗为0时,变压器内部等效阻抗。折算至同一匝数的两个绕组的漏电抗之和,是变压器短路阻抗的电抗分量。在变压器阻抗中,电抗分量所占比例较大,而且随着变压器容量的增大,此比例也将增大。在大型变压器中阻抗电压,完全可用电抗值来代替短路阻抗值。
折算到某一侧的短路阻抗Zd乘以该侧的电流Id,即为折算至该侧的短路阻抗电压Ud。因此,变压器的短路阻抗Zd和短路电压Ud均系某一侧的数值而言。显然,折算至高压侧的短路电压大于折算至低压侧的短路电压Ud。如果以百分值表示变压器的阻抗和短路电压,则不但折算至高压侧的数值与折算至低压侧的数值相同,而且短路阻抗的百分值也与短路电压的百分值相等,这对实际计算是很方便的。因此,通常均用百分值表示变压器的短路阻抗和短路阻抗电压值。
三,为什么要规定短路阻抗
1,考虑并联运行的要求:负载分配与阻抗电压成反比;
2,考虑突发短路时,绕组温升和机械力;
3,考虑变压器的电压调整率;
4,Uk%越大,漏磁越大,则损耗越大,为提高效率,希望Uk%小一些。
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