变压器空载合闸充电钟罩对底盘放电的详细介绍

　　钟罩型式的变压器，空载合闸充电时，出现钟罩对底盘火花放电现象。即在变压器充电时的合闸瞬间，在钟罩靠近底座附近位置的地方，看到放电火花。这是一种类似电容放电现象。也就是说，变压器线圈类似电容器的一个极板;变压器钟罩也相当电容器的一个接了地的极板，在两极板中间的变压器油是介质，这就构成了一个“特殊电容器”。所以，当110kV及以上电压级变压器充电，在产生很大的励磁涌流时，就等于向“特殊电容器”的一个极板以高压、大电流强充电。由于“特殊电容器”的另一个极板是通过螺栓接地，螺杆、螺母、螺孔、法兰盘等间有油膜、气隙甚至油漆形成电阻，加之电流过大，故而对地泄流不畅，产生大小不一的火花。放电火花的大小，与变压器合闸时产生的励磁涌流的大小是对应的，产生的涌流大，火花也大;产生的涌流小，火花也小。在励磁涌流很大时，产生火花的范围，在围绕变压器钟罩靠近底座周围一圈都可见强烈火花。这种火花一闪即逝，对变压器不造成危害，但观其火花的大小及范围可见其变压器合闸瞬间产生励磁涌流的大小程度。

　　变压器的励磁涌流是什么?分析表明，在110KV及以上电压级的大、中型变压器正常运行时，空载电流只占额定电流的2～10%，但在变压器合闸充电的瞬间，空载电流却很大，有时超过额定电流的6～8倍，这种现象的出现就叫发生了励磁涌流。励磁涌流的产生与电源电压接入变压器所产生的磁通数值大小有关，而磁通的数值又与合闸时(t=0)电源电压的初始相位角α有关。以单相变压器为例，将电源电压U1接入变压器(如附图所示)，其电压方程式为：

　　式中U1m——加于变压器一次侧电压的最大值。

　　U1——加于变压器一次侧电压的瞬时值

　　α——合闸时一次电压的初始相位角

　　i1——变压器一次侧电流

　　R1——变压器一次绕组的电阻

　　W1——变压器一次绕组匝数

　　Φ——变压器主磁通的瞬时值

　　由于i1R1很小，忽略它虽然使计算结果表现不出暂态过程的衰减，但可使分析简化。这样式(1)变为：

　　由于W1与变压器的结构有关，U1m及ω决定于系统的电源。所以，磁通的数值只与合闸时(t=0)的相位角有关。由于相位角α实际上可以是0～2π的任一数值，因此从极端的情况看有如下二种：

　　(1)t=0时，α=变压器空载合闸充电钟罩对底盘放电的分析，此时U1=U1m，由(3)式得：

　　Φ=-Φmcos(ωt+变压器空载合闸充电钟罩对底盘放电的分析)=ΦmSinωt

　　这种情况不产生瞬变过程，合闸后磁通立即达到稳态值，励磁电流也是如此，即不产生涌流。

　　(2)t=0时，α=0，此时U1=0，由(3)式得：

　　Φ=Φm(1-cosωt)

　　这时，合闸后，磁通由零增大至2Φm，励磁电流由零增大至对应于2Φm的数值。由于磁通与励磁电流的非线性关系，故励磁电流能达到正常空载励磁电流数值的几十倍，使变压器充电侧电流达到6～8倍的额定电流。在三相变压器充电时，由于每相电源电压瞬时值不相等，故产生的励磁涌流也不相同，合闸瞬间电压为0或最小的相，产生的励磁涌流量大，反之，则小。

　　由于变压器绕组中存在电阻，励磁涌流从很大的数值很快就衰减到正常值。故励磁涌流所造成的“特殊电容器”的对地放电，对变压器本身并不造成危害。但针对励磁涌流而言，必须注意以下几个问题：

　　(1)当向变压器充电有几个电源可供选择时，应选用小系统电源充电。因为小系统电源的等值阻抗较大，涌流电压降也就较大，加于变压器的实际电压变小。最终导致涌流减小。而且小系统电源的等值阻抗中电阻成份较大，能使涌流更快衰减。如果能有单一的发电厂对变压器由零值电压逐渐升压进行充电，更是可以完全避免产生励磁涌流。同时，也就避免了上述的“放电火花”。

　　(2)当变压器的高低压绕组两侧都具有电源时，为避免变压器的励磁涌流产生较大的电压波动，应采用变压器高压侧电源充电，然后在低压侧并列操作。尤其是低压侧具有对电压波动效应灵敏的负荷时(如整流负荷等)，更应如此。

　　(3)变压器充电时，首先接触电源的一侧可能产生很大的励磁涌流，另一侧无电流，故容易使变压器的差动保护动作。虽然速饱和类型的差动保护设备，能改善这一状况，但有时仍会发生误动作。在操作中应予以注意。