单相变压器匝间短路电磁特性研究

作     者：潘超 石文鑫 孟涛 PAN Chao;SHI Wenxin;MENG Tao

作者机构：现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学)吉林132012 国网吉林省电力有限公司电力科学研究院长春130021 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2020年第46卷第5期

页      面：1839-1852页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(51507027) 吉林省自然科学基金(2018JLSF-9) 

主　　题：匝间短路 原副边绕组 电磁耦合 绕组电流 主磁通 励磁饱和 

摘      要：针对变压器匝间短路导致的内部电流剧增与励磁问题,研究变压器匝间短路时电流、主磁通及漏磁通特性。建立变压器匝间短路模式下的时域微分电路方程,基于能量扰动原理计算绕组电流,仿真模拟原、副边绕组不同匝间短路位置、不同短路比例及不同负载下的绕组电流和铁芯磁通及绕组漏磁通。研究电流及磁通变化规律,并分析其主要影响因素,利用铁芯磁通表征变压器励磁饱状态。结果表明,变压器额定运行原边绕组发生匝间短路(匝数比例为0~10%)时,原边端口电流增大到0~4倍,短路电流约增为正常原边端口电流的23倍;副边绕组发生同比例匝间短路时,原边端口电流增大到0~3倍,短路绕组电流约增为正常副边端口电流的14倍。同时,铁芯励磁局部饱和,绕组漏磁增大;伴随负载率降低,铁芯励磁饱和程度加深;短路比例升高,绕组漏磁通增大。搭建变压器匝间短路试验平台,量测相关电流参数,并与仿真所得电流数据比对,验证所得结论正确性,从而为变压器匝间短路的保护设计与整定提供依据。