三相變壓器及其并聯(lián)運行

1、第三章第三章 三相變壓器及其并聯(lián)運行三相變壓器及其并聯(lián)運行 第一節(jié)第一節(jié) 三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 三相變壓器的連接組別三相變壓器的連接組別 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器的并聯(lián)運行變壓器的并聯(lián)運行 第四節(jié)第四節(jié) 變壓器的使用、維護及常變壓器的使用、維護及常 見故障處理方法見故障處理方法 第五節(jié)第五節(jié) 變壓器的經(jīng)濟運行變壓器的經(jīng)濟運行 圖2-1 變壓器空載運行時的示意圖 1 U 1 E 1 E 0 I 1 0 2 I 2 E 20 U 第一節(jié) 三相變壓器的磁路系統(tǒng) 特點： （1）各相磁路各自獨立，互不關聯(lián)； （2）當變壓器外施電源電壓對稱時，三相磁通是 對稱的； （3）三相

2、空載電流也是對稱的。 一、三相組式變壓器 由三臺完全相同的單 相變壓器按星形（Y）或三 角形（D）繞組連接而成。 CBA UUU 、 三相對稱CBA 、 三相對稱 A B C CBA 0 A B C 磁路特點：彼此關聯(lián)，互為通路磁路特點：彼此關聯(lián)，互為通路 第一節(jié) 三相變壓器的磁路系統(tǒng) a b c 圖3.2 三相芯式變壓器的磁路系統(tǒng) A C B B C A =0 ABC 二、三相芯式變壓器 三相芯式變壓器是由三相組式變壓器演變而 來的。由于三相磁通對稱，其中間鐵芯柱磁通相量 為零（三相磁通之和），因此可省去中間鐵芯柱， 再將三個鐵芯柱安排在同一平面上。 a b c 圖圖3.2 三相芯式變壓器的

3、磁路系統(tǒng)三相芯式變壓器的磁路系統(tǒng) A C B B C A =0 ABC 特點： （1）各相磁路彼此關聯(lián)，每相磁通都要通過另外 兩相閉合。 （2）當變壓器外施電源電壓對稱時，三相磁通是 對稱的； （3）三相空載電流也是對稱的。 0 CBA 三相相電壓對稱三相相電壓對稱 第二節(jié) 三相變壓器的連接組別 一、同極性端（同名端） 同極性端：指交鏈同一磁通的兩個繞組瞬時極 性相同（同為“+”或同為“-”）的端子，用符號 “*”標出。未標注的兩個端子也是同極性端。 同極性端確定方法：先假設磁通方向，母指指向 磁通方向，右手順著繞組繞向握進去的兩個繞組的對 應端子就是同極性端。(另外兩個也是同極性端） 可見，

4、同極性端反映了兩個繞組的相對繞向。 圖圖3-3 3-3 同極性端的確定和電勢相位關系同極性端的確定和電勢相位關系 * * (a) * * (b)(c) (d) * * 1 E 2 E 1 E 2 E 1 E 2 E 1 E 2 E 由前可知，從星端指向非星端，高、低壓繞組 的電勢 、 都滯后磁通 90，所以 、 始終同相位，如圖3-3(c)所示。 若不畫具體繞組，也可直接確定出 、 同相位，如圖3-3（d）所示。 1 E 2 E 1 E 2 E 圖圖3-3 3-3 同極性端的確定和電勢相位關系同極性端的確定和電勢相位關系 * * (a) * * (b)(c) (d) * * 1 E 2 E 1

5、 E 2 E 1 E 2 E 1 E 2 E 1 E 2 E 二、繞組首末端標志和同極性端對兩繞組電 勢相位關系的影響 1、 繞組首末端標志 線圈名稱 單相變壓器三 相 變 壓 器 首端末端首端末端中點 高壓繞組AX A、B、 C X、Y、 Z N 低壓繞組ax a、b、 c x、y、 z n 規(guī)定：繞組相電勢的正方向從首端指向末端。 如高壓A相繞組相電勢的正方向從A指向X，相電勢表 示為 ，簡寫為 。 AX E A E 2 2、繞組相電動勢的表示方法、繞組相電動勢的表示方法 正方向規(guī)定：正方向規(guī)定： 高壓繞組高壓繞組 首端首端A A、B B、C C 末端末端X X、Y Y、Z Z。 低壓繞組

6、低壓繞組 首端首端a a、b b、c c 末端末端x x、y y、z z。 符符 號：號： 高壓繞組高壓繞組 、 、 或或 、 、 低壓繞組低壓繞組 、 、 或或 、 、 AX E BY E CZ E A E B E C E ax E yb E cz E a E b E c E * (a) (b) 圖圖3-4 3-4 繞組首端是同極性端時電勢相位關系繞組首端是同極性端時電勢相位關系 A X a x A E 1 E 2 E a E A EE 1 a EE 2 * (a) (b) 圖圖3-4 3-4 繞組首端是同極性端時電勢相位關系繞組首端是同極性端時電勢相位關系 A X a x A E 1 E

7、2 E a E A EE 1 a EE 2 交鏈同一磁通的高、交鏈同一磁通的高、 低壓繞組標注成首端低壓繞組標注成首端 是同極性端形式是同極性端形式 3 3、同極性端對兩繞組電勢相位關系的影響、同極性端對兩繞組電勢相位關系的影響 AAXEEE 1 aaxEEE 2 同相位、ax AX EE * (a)(b) 圖圖3-5 3-5 繞組首端是異極性端時電勢相位關系繞組首端是異極性端時電勢相位關系 A X A E 1 E A EE 1 2 E a E 2 E a E x a 交鏈同一磁通的高、交鏈同一磁通的高、 低壓繞組標注成首端低壓繞組標注成首端 是異極性端形式是異極性端形式 3 3、同極性端對兩

8、繞組電勢相位關系的影響、同極性端對兩繞組電勢相位關系的影響 AAXEEE 1 aaxEEE 2 反相位、ax AX EE 重要結論 對于交鏈同一磁通的兩個繞組： （1）首端是同極性端時，兩個繞組的電勢同相位； （2）首端是異極性端時，兩個繞組的電勢反相位。 第二節(jié) 三相變壓器的連接組別 連接組別作用：用來反映變壓器高、低壓 側繞組的連接方式，以及高、低壓側繞組對應線電 動勢間的相位關系。 繞組采用不同的連接方式，變壓器的高、 低壓側對應線電勢（或電壓）的相位關系會不同。 三、三相變壓器高、低壓繞組的連接方法三、三相變壓器高、低壓繞組的連接方法 1 1、星形（、星形（Y Y） 圖圖3-6 3-6

9、 三相繞組三相繞組Y Y形接線圖形接線圖和電動勢相量圖和電動勢相量圖 BAAB EEE CBBC EEE ACCA EEE 以高壓側為例，以高壓側為例， Y Y形連接是將三相繞組的尾端形連接是將三相繞組的尾端X X、 Y Y、Z Z連接在一起，而把它們的三個首端連接在一起，而把它們的三個首端A A、B B、C C分別分別 引出。引出。 EAEBEC EABEBC A B C ECA XZY EABEBC B AC ZX Y ECA EA EC EB 2 2、三角形（、三角形（D D） D D連接是將三相繞組的首尾端順次連接成閉合回路。連接是將三相繞組的首尾端順次連接成閉合回路。 D D形連接分

10、為順接和倒接兩種接法。形連接分為順接和倒接兩種接法。 順接是順著電動勢正方向按順接是順著電動勢正方向按ax-by-ax-by-czcz的順序連接的順序連接 Ec Eab ac xyz b Ebc Eca Ebc =Eb Eab=Ea b,x z,a c,y Eca=Ec EaEb （a）順接法）順接法 aab EE bc EE b cca EE y c a x b y c z ab a EE bc b EE ca c EE b b 倒接法倒接法 bab EE cbc EE aca EE 倒接是逆電動勢正方向，按倒接是逆電動勢正方向，按xa-yb-zcxa-yb-zc的順序連接的順序連接 目前，

11、新國標只有順連接。目前，新國標只有順連接。 xyz b Ebc Ecaz y c EaEbEc Eab ac b ab EE c bc EE a x b aca EE 四、三相變壓器連接組別的確定 連接組別用來反映變壓器高、低壓側繞組的連接 方式，以及高、低壓側繞組對應線電勢的相位關系。 基本的三相連接方式有： Y,y連接 Y,d連接 D,y連接 D,d連接 由于變壓器高、低壓繞組對應線電勢之間的相位 差總是30的倍數(shù)，所以常用“時鐘法”來表示其相 位關系。 1. 時鐘法時鐘法 概念：概念：把高壓繞組的線電勢相量作為時鐘的長把高壓繞組的線電勢相量作為時鐘的長 針（分針），固定指向針（分針），固

12、定指向“1212”點，點，對應對應的低壓繞組線的低壓繞組線 電勢相量作為時鐘的短針（時針），其所指的鐘點電勢相量作為時鐘的短針（時針），其所指的鐘點 數(shù)就是變壓器的連接組別號。數(shù)就是變壓器的連接組別號。 連接組別號反映了連接組別號反映了低壓繞組線電動勢相量低壓繞組線電動勢相量滯后滯后 對應高壓繞組線電動勢向量多少角度。對應高壓繞組線電動勢向量多少角度。 AB E ab E 12點點 n點點 AB E 滯后滯后 ab E 的角度為的角度為 30n Y,d5Y,d5表示三相變壓器的高壓繞組按星形連接，低壓表示三相變壓器的高壓繞組按星形連接，低壓 繞組按三角形連接，低壓繞組線電勢繞組按三角形連接，低

13、壓繞組線電勢滯后滯后對應的高對應的高 壓繞組線電勢壓繞組線電勢 。 150305 AB E ab E AB E ab E 12點點 5點點 150 例如例如：Y,d5Y,d5 思考：如果思考：如果 指向時鐘的指向時鐘的“1212”點，請問點，請問 指向指向 時鐘的幾點？試畫出向量圖來說明。時鐘的幾點？試畫出向量圖來說明。 三相變壓器鐵心的結構形式有 式和 式兩種 組 心 三相組式變壓器各相磁路的特點為彼此 ，三相心式 變壓器各相磁路的特點為彼此 。 獨立 相關聯(lián)(不獨立) 單相變壓器一、二次側電壓相位關系決定于 和 。 繞組繞向 首末端標記 三相變壓器一、二次側線電壓相位關系決定于 、 和 。

14、 繞組繞向 首末端標記 繞組連接方式 對應線電壓（線電動勢） 相位關系 三相變壓器組別是反映變壓器對稱運行時，高低壓側 間的 。 2. 2. 三相變壓器連接組別確定的步驟三相變壓器連接組別確定的步驟 第一步，第一步，在繞組連接圖中標出高、低壓側繞組相電動在繞組連接圖中標出高、低壓側繞組相電動 勢的正方向（首端至末端）；勢的正方向（首端至末端）； 第二步，第二步，作出高壓側的電動勢相量圖，將相量圖的作出高壓側的電動勢相量圖，將相量圖的B B 點放在鐘面的點放在鐘面的“1212”處，處，A A、B B、C C按按順時針順時針方向排列；方向排列； 第三步，第三步，將將a a點與點與A A點點重合重合

15、； 第四步，第四步，以高壓側電動勢相量為參考，根據(jù)同名端的以高壓側電動勢相量為參考，根據(jù)同名端的 定義，高、低壓側定義，高、低壓側同一鐵芯柱同一鐵芯柱上繞組的相電動勢之間的相上繞組的相電動勢之間的相 位關系位關系要么同相，要么反相要么同相，要么反相，從而確定低壓側相電動勢的，從而確定低壓側相電動勢的 相量，作出低壓側的電動勢相量圖；相量，作出低壓側的電動勢相量圖； 第五步，第五步，以以 為長針指向時鐘的為長針指向時鐘的“1212”點、點、 為短針，為短針， 其指向的時鐘點數(shù)，即連接組別號。其指向的時鐘點數(shù)，即連接組別號。 AB E ab E C/c xyz zx y 圖圖3-8 Y,y03-8

16、 Y,y0或或Y,y12Y,y12連接組連接組 (b) A * * * * BC abc XYZ (a) A E B E C E a E b E B A C XY Z a c b c E c E b E a E A E B E C E AB E AB E ab E ab E 時鐘時鐘 1212點或點或0 0點點 順順 時時 針針 A/a B/b xyz (b)(b) b c X A E B E C E b E Y Z c E c E b E a E A E B E C E AB E AB E ab E ab E 時鐘時鐘 1212點或點或0 0點點 圖圖3-9 Y,y63-9 Y,y6連接組連

17、接組 A * * * * BC abc XY Z (a) A a a E B C C/c A/a B/b 時鐘時鐘6 6點點 順順 時時 針針 ab E 圖圖3-10 Y,d113-10 Y,d11連接組連接組 (a) A * * * BC abc X YZ (b)(b) B AC XY Z a c b x y z x y z A E B E A E B E C E C E c E b E a E a E b E b E c E 時鐘時鐘 1212點或點或0 0點點 時鐘時鐘 1111點點 C C/c A/a B/b 順順 時時 針針 AB E AB E ab E 綜上所述，三相變壓器的連接組

18、別與高、低壓繞綜上所述，三相變壓器的連接組別與高、低壓繞 組的組的連接方式連接方式、繞組的繞向繞組的繞向及及端頭標志端頭標志有關。改變其有關。改變其 中任意一個因素，都將影響變壓器的連接組別。中任意一個因素，都將影響變壓器的連接組別。 三相變壓器連接組別的數(shù)字共三相變壓器連接組別的數(shù)字共1212個，即：個，即： （1 1）當高低壓繞組連接方式均為）當高低壓繞組連接方式均為Y Y型或均為時，型或均為時， 連接組別數(shù)字必定為偶數(shù)連接組別數(shù)字必定為偶數(shù), ,即即0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、1010； （2 2）高低壓繞組連接方式一側為）高低壓繞組連接方式一側為Y Y型，另一側為型，另一側

19、為 時，連接組別數(shù)字必定為奇數(shù)，即時，連接組別數(shù)字必定為奇數(shù)，即1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、1111。 為了使用和制造上的方便，我國國家標準只生產(chǎn)為了使用和制造上的方便，我國國家標準只生產(chǎn) 下列五種標準連接組別的變壓器，即：下列五種標準連接組別的變壓器，即： Y,yn0Y,yn0；Y,d11Y,d11；YN,d11YN,d11；YN,y0YN,y0；Y,y0Y,y0 其中以前三種最為常用。其中以前三種最為常用。 Y,yn0Y,yn0連接組的低壓側可引出中性線，成為三相連接組的低壓側可引出中性線，成為三相 四線制，用作配電變壓器時可兼供動力和照明負載。四線制，用作配電變壓器時可兼供動

20、力和照明負載。 Y,d11Y,d11連接組用于低壓側超過連接組用于低壓側超過400V400V的線路中。的線路中。 YN,d11YN,d11連接組主要用于高壓輸電線路中，使電力連接組主要用于高壓輸電線路中，使電力 系統(tǒng)的高壓側中性點有可能接地。系統(tǒng)的高壓側中性點有可能接地。 對于單相變壓器，標準連接組別為對于單相變壓器，標準連接組別為I,I0I,I0。 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器的并聯(lián)運行變壓器的并聯(lián)運行 變壓器的并聯(lián)運行是指將兩臺或兩臺以上的變壓變壓器的并聯(lián)運行是指將兩臺或兩臺以上的變壓 器原、副邊分別接在公共母線，共同向負載供電的運器原、副邊分別接在公共母線，共同向負載供電的運 行方式，如圖行方式

21、，如圖3-113-11所示。所示。 圖圖3.11 3.11 三相變壓器的并聯(lián)運行接線圖三相變壓器的并聯(lián)運行接線圖 (a)(a)三相接線圖；三相接線圖；(b)(b)單線圖單線圖 電源 負載 變壓器I KI 變壓器II KII 負載 變壓器I KI 變壓器II KII 電源 （a）（b） 并聯(lián)運行的優(yōu)點：并聯(lián)運行的優(yōu)點： （1 1）提高了供電的可靠性。）提高了供電的可靠性。并聯(lián)運行時，如果某并聯(lián)運行時，如果某 臺變壓器發(fā)生故障或需要檢修時，可以將它從電網(wǎng)切臺變壓器發(fā)生故障或需要檢修時，可以將它從電網(wǎng)切 除，而不中斷向重要用戶供電。除，而不中斷向重要用戶供電。 電源 負載 變壓器I KI 變壓器II

22、 KII 負載 變壓器I KI 變壓器II KII 電源 （a）（b） 并聯(lián)運行的優(yōu)點：并聯(lián)運行的優(yōu)點： （2 2）可以根據(jù)負載的大小調(diào)整投入并聯(lián)運行變壓器的）可以根據(jù)負載的大小調(diào)整投入并聯(lián)運行變壓器的 臺數(shù)，以臺數(shù)，以提高變壓器運行的經(jīng)濟性提高變壓器運行的經(jīng)濟性。 電源 負載 變壓器I KI 變壓器II KII 負載 變壓器I KI 變壓器II KII 電源 （a）（b） 并聯(lián)運行的優(yōu)點：并聯(lián)運行的優(yōu)點： （3 3）可以減少備用容量，并可隨著用電量的增加，）可以減少備用容量，并可隨著用電量的增加， 分期分批地安裝新的變壓器，以分期分批地安裝新的變壓器，以減少初期投資減少初期投資。 并聯(lián)變壓器

23、的臺數(shù)不宜太多，否則總的設備費用、并聯(lián)變壓器的臺數(shù)不宜太多，否則總的設備費用、 材料消耗、占地面積都將增大，使變電站總的造價升材料消耗、占地面積都將增大，使變電站總的造價升 高，高，通常為兩臺并聯(lián)運行通常為兩臺并聯(lián)運行。 電源 負載 變壓器I KI 變壓器II KII 負載 變壓器I KI 變壓器II KII 電源 （a）（b） 電源 負載 變壓器I KI 變壓器II KII 負載 變壓器I KI 變壓器II KII 電源 （a）（b） 變壓器并聯(lián)運行時必須滿足一定的條件，若不滿足變壓器并聯(lián)運行時必須滿足一定的條件，若不滿足 這些條件將對變壓器本身和電力系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。這些條件將對變壓器本身

24、和電力系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。 一、理想的并聯(lián)運行條件一、理想的并聯(lián)運行條件 1. 1. 理想的并聯(lián)運行狀態(tài)理想的并聯(lián)運行狀態(tài) 1 1）空載運行時，各變壓器副邊繞組之間）空載運行時，各變壓器副邊繞組之間沒有環(huán)流沒有環(huán)流。 因為環(huán)流會使損耗增加，而且還占用設備容量。因為環(huán)流會使損耗增加，而且還占用設備容量。 電源 負載 變壓器I KI 變壓器II KII 負載 變壓器I KI 變壓器II KII 電源 （a）（b） 一、理想的并聯(lián)運行條件一、理想的并聯(lián)運行條件 1. 1. 理想的并聯(lián)運行狀態(tài)理想的并聯(lián)運行狀態(tài) 2 2）負載運行時，各變壓器的）負載運行時，各變壓器的負載系數(shù)相等負載系數(shù)相等。即各變壓。即

25、各變壓 器所帶負載的大小與各自的容量成正比，使各臺變壓器器所帶負載的大小與各自的容量成正比，使各臺變壓器 的容量都能得到充分利用。的容量都能得到充分利用。 電源 負載 變壓器I KI 變壓器II KII 負載 變壓器I KI 變壓器II KII 電源 （a）（b） 一、理想的并聯(lián)運行條件一、理想的并聯(lián)運行條件 1. 1. 理想的并聯(lián)運行狀態(tài)理想的并聯(lián)運行狀態(tài) 3 3）負載運行時，各變壓器對應相的）負載運行時，各變壓器對應相的電流相位相同電流相位相同，這，這 樣總負載電流等于各變壓器負載電流的代數(shù)和。樣總負載電流等于各變壓器負載電流的代數(shù)和。 1. 1. 理想的并聯(lián)運行狀態(tài)理想的并聯(lián)運行狀態(tài) 1

26、 1）空載運行時，各變壓器副邊繞組之間）空載運行時，各變壓器副邊繞組之間沒有環(huán)流沒有環(huán)流。 因為環(huán)流會使損耗增加，而且還占用設備容量。因為環(huán)流會使損耗增加，而且還占用設備容量。 2 2）負載運行時，各變壓器的）負載運行時，各變壓器的負載系數(shù)相等負載系數(shù)相等。即各。即各 變壓器所帶負載的大小與各自的容量成正比，使各臺變變壓器所帶負載的大小與各自的容量成正比，使各臺變 壓器的容量都能得到充分利用。壓器的容量都能得到充分利用。 3 3）負載運行時，各變壓器對應相的）負載運行時，各變壓器對應相的電流相位相同電流相位相同， 這樣總負載電流等于各變壓器負載電流的代數(shù)和。這樣總負載電流等于各變壓器負載電流的

27、代數(shù)和。 電 源 負 載 變 壓 器 I K I 變 壓 器 IIK II 負 載 變 壓 器 I K I 變 壓 器 II K II 電 源 （ a）（ b） 2. 2. 理想的并聯(lián)運行條件理想的并聯(lián)運行條件 1 1）各變壓器的原、副邊的額定電壓分別相等，即）各變壓器的原、副邊的額定電壓分別相等，即 變比相等；變比相等； 2 2）各變壓器的連接組別相同；）各變壓器的連接組別相同； 3 3）各變壓器的短路電壓（短路阻抗標么值）相等，）各變壓器的短路電壓（短路阻抗標么值）相等， 且短路阻抗角也相等。且短路阻抗角也相等。 由式（由式（2-282-28）可知，并聯(lián)變壓器短路電壓相等，也）可知，并聯(lián)變

28、壓器短路電壓相等，也 就意謂著短路阻抗的相對值也相等，我們稱該相對值為就意謂著短路阻抗的相對值也相等，我們稱該相對值為 短路阻抗的短路阻抗的標幺值標幺值，用，用 表示。表示。 100% 1 N kN k U U u k Z 100100 * 1 k N k Z Z Z 100 1 1 N kN U ZI 100 11 NN k IU Z N k k Z Z Z 1 基準值 有名值 標幺值 二、不滿足并聯(lián)條件時的運行分析二、不滿足并聯(lián)條件時的運行分析 1. 1. 變比不等時的情況變比不等時的情況 圖圖3-12 3-12 兩臺變壓器并聯(lián)運行時電路連接圖兩臺變壓器并聯(lián)運行時電路連接圖 變壓器變壓器

29、負負 載載 變壓器變壓器 AB U AB U abI U abII U 圖中，若兩變壓器連接組別相同，但變比圖中，若兩變壓器連接組別相同，但變比 ， 則并聯(lián)前副邊電壓則并聯(lián)前副邊電壓 ，并聯(lián)運行后，副邊回路電，并聯(lián)運行后，副邊回路電 壓和不等于零，壓和不等于零，變壓器之間會產(chǎn)生環(huán)流變壓器之間會產(chǎn)生環(huán)流。 kk abIIabI UU I abI AB k U U II abII AB k U U kk abIIabI UU 顯然，變比差值越大，環(huán)流越大。為保證空載運顯然，變比差值越大，環(huán)流越大。為保證空載運 行時環(huán)流不超過額定電流的行時環(huán)流不超過額定電流的10%10%，則變比差，則變比差 5 .

30、 0 | III III kk kk k 各臺變壓器變比的差值與所有變比的幾何平均值之比 1 III III kk kk k | 20 kIIkI c zz U I 環(huán)流： 圖圖3-12 3-12 兩臺變壓器并聯(lián)運行時電路連接圖兩臺變壓器并聯(lián)運行時電路連接圖 變壓器變壓器 負負 載載 變壓器變壓器 AB U AB U abI U abII U 例題：兩臺單相變壓器并聯(lián)運行，變壓器I的容量為 100kVA ,電壓為6000/230V；變壓器II的容量為320kVA ，電壓為6000/227V。短路阻抗的標幺值均為0.055， 且短路阻抗角相等，連接組別相同。求空載時的環(huán)流 及其占額定電流的百分數(shù)

31、。 解：設高壓側加額定電壓，則低壓側二次空載電 壓差 3227230 20VU 2 2 N kN k I ZU z / NN kN US ZU 2 N kN S ZU 10*100 055. 0*230 3 2 kI z 0291. 0 10*100 055. 0*227 3 2 kII z 00886. 0 | 20 2 kIIkI c zz U I 00886. 00291. 0 3 A03.79 二次側的環(huán)流為： 例題：兩臺單相變壓器并聯(lián)運行，變壓器I的容量為 100kVA 電壓為6000/230V；變壓器II的容量為320kVA， 電壓為6000/227V。短路阻抗的標幺值均為0.05

32、5，且短 路阻抗角相等，連接組別相同。求空載時的環(huán)流及其占 額定電流的百分數(shù)。 二次側的額定電流為： 2 2 NI NI NI U S I 230 10*100 3 2 2 N NII NII U S I 227 10*100 3 %2 .18182. 0 434.8 79.03 2 2 NI c I I 7 .1409 03.79 2 2 IIN c I I %61. 50561. 0 A1409.7 230 6000 1 k087.26 8 .434A 環(huán)流占額定電流比值： 兩臺變壓器的變比： 227 6000 2 k43.26 %3 . 1 | III III kk kk k 由以上計算

33、可知，當兩臺并聯(lián)運行變壓 器的變比差值較大時（1.3%），空載環(huán) 流可達變比小的變壓器額定電流的18.2% 這就限制了變壓器的輸出功率，降低了 變壓器的效率。 2. 2. 連接組別不同時的情況連接組別不同時的情況 連接組別不同的變壓器，即連接組別不同的變壓器，即 使原、副邊額定電壓相同，如果使原、副邊額定電壓相同，如果 并聯(lián)運行，則由連接組別分析可并聯(lián)運行，則由連接組別分析可 知，副邊電壓相量差至少知，副邊電壓相量差至少 （Y,y0Y,y0和和Y,d11Y,d11并聯(lián)），此時副并聯(lián)），此時副 邊線電壓差為邊線電壓差為 30 U20bU20a U2 圖圖3-13 Y,y03-13 Y,y0和和Y

34、,d11Y,d11并并 聯(lián)時副邊電壓差并聯(lián)聯(lián)時副邊電壓差并聯(lián) 30 2020202020 518. 0 2 30 sin2UUUUU aba 由于變壓器的短路阻抗很小，這么大的電壓差所由于變壓器的短路阻抗很小，這么大的電壓差所 引起的引起的環(huán)流環(huán)流，將超過額定電流的許多倍，將燒壞變壓，將超過額定電流的許多倍，將燒壞變壓 器的繞組。器的繞組。 因此，連接組別不同的變壓器因此，連接組別不同的變壓器絕對不能絕對不能并聯(lián)運行。并聯(lián)運行。 3.短路電壓不等時的情況 兩臺變壓器變比和連接組別都相同時，并聯(lián)運行 時的等效電路如下圖所示（忽略勵磁支路）。 圖圖3.14 3.14 兩臺變壓器并聯(lián)運行時的等效電路

35、兩臺變壓器并聯(lián)運行時的等效電路 1 U a kI Z I I kII Z II I b I L Z 2 U III III 若兩臺變壓器阻抗 角相等 KII KII KI KI r X r X 同相位、 III II III III 輸出容量之和=實際 得到的容量 若兩臺變壓器阻抗 角不相等 KII KII KI KI r X r X 不同相位、 III II III III 輸出容量之和實際得到的容量,設備容量不能得到充 分利用。 通常，并聯(lián)運行的變壓器容量相差越大，短路阻抗角通常，并聯(lián)運行的變壓器容量相差越大，短路阻抗角 的差值也就越大，設備的利用率越低。因此，的差值也就越大，設備的利用率

36、越低。因此，對于并對于并 聯(lián)的變壓器，要求其容量比不得超過聯(lián)的變壓器，要求其容量比不得超過3 31 1，此時，各，此時，各 并聯(lián)變壓器的電流相位基本相同。并聯(lián)變壓器的電流相位基本相同。 3.3.短路電壓不等時的情況短路電壓不等時的情況 兩臺變壓器變比和連接組別都相同時，并聯(lián)運行兩臺變壓器變比和連接組別都相同時，并聯(lián)運行 時的等效電路如下圖所示（忽略勵磁支路）。時的等效電路如下圖所示（忽略勵磁支路）。 圖圖3.14 3.14 兩臺變壓器并聯(lián)運行時的等效電路兩臺變壓器并聯(lián)運行時的等效電路 1 U a kI Z I I kII Z II I b I L Z 2 U kIIIIkIIab ZIZIU

37、NII N NII kIIII NI N NI kII I U I ZI I U I ZI % kIIIIkII uu kIIIIkIIab ZIZIU NII N NII kIIII NI N NI kII I U I ZI I U I ZI % kIIIIkII uu 式中：式中： 為變壓器為變壓器的負載系數(shù)的負載系數(shù) 為變壓器為變壓器的負載系數(shù)的負載系數(shù) NIINIII SSII NIIIINIIIIII SSII 變壓器所分擔的負載大小與其短路電壓變壓器所分擔的負載大小與其短路電壓成反比成反比. . (1) (1) 若兩臺變壓器短路電壓相等，則兩臺變壓器若兩臺變壓器短路電壓相等，則兩臺

38、變壓器 負載系數(shù)相等。當一臺變壓器達到額定負載時，另一負載系數(shù)相等。當一臺變壓器達到額定負載時，另一 臺變壓器也達到額定負載。臺變壓器也達到額定負載。 (2) (2) 若兩臺變壓器短路電壓不相等，則它們的負若兩臺變壓器短路電壓不相等，則它們的負 載系數(shù)不相等。當短路電壓小的變壓器達到額定負載載系數(shù)不相等。當短路電壓小的變壓器達到額定負載 時，短路電壓大的變壓器則欠載運行，設備容量不能時，短路電壓大的變壓器則欠載運行，設備容量不能 得到充分利用。通常要求短路電壓相差不超過得到充分利用。通常要求短路電壓相差不超過10%10%。 NI I I I I NII II II I I n i Ni n i

39、 i S S 1 1 設備的利用率 多臺變壓器并列運行時，在保證都不過載的多臺變壓器并列運行時，在保證都不過載的 條件下，可輸出的最大總功率與它們的額定容量條件下，可輸出的最大總功率與它們的額定容量 之和的比值，稱為變壓器的之和的比值，稱為變壓器的設備利用率設備利用率，即，即 【例例3-13-1】 兩臺三相變壓器并聯(lián)行，兩臺三相變壓器并聯(lián)行， ， ， ； ， ，它們的，它們的 連接組別和變比均相同。試求：連接組別和變比均相同。試求： （1 1）當總負載為）當總負載為 時，各臺變壓器分擔的時，各臺變壓器分擔的 負載。負載。 （2 2）在不使任何一臺變壓器過載時，最大的輸出功）在不使任何一臺變壓器

40、過載時，最大的輸出功 率和設備的最大利用率。率和設備的最大利用率。 解：解：（1 1）由已知條件可得方程組）由已知條件可得方程組 kVAS NI 1000 5 . 5% kI ukVAS NII 1600 5 . 6% kII u 5 . 5% kI u kVAS2600 % kIIIIkII NIIIINIIIII uu SSSSS III III 6.55.5 260016001000 解方程組可解方程組可 得得 則則 104. 1 I 935. 0 II kVASS NIII 1104 kVASS NIIIIII 1496 可見，第可見，第臺變壓器已過載，而第臺變壓器已過載，而第變壓器還

41、處變壓器還處 于欠載狀態(tài)。于欠載狀態(tài)。 （2）因短路電壓小的變壓器容易過載，所以，令）因短路電壓小的變壓器容易過載，所以，令 時，則并聯(lián)運行的兩臺變壓器均不過載，則有時，則并聯(lián)運行的兩臺變壓器均不過載，則有 1 I kVASS NIII 1000 kVASS u u SS NIIINIII kII kI NIIIIII 613538460. % % kVASSS III 6 .2353 max 最大輸出負載最大輸出負載 %52.90%100 16001000 6 .2353 max NIINI SS S 設備的利用率為設備的利用率為 可見，當兩臺并聯(lián)運行的變壓器短路阻抗相差較大可見，當兩臺并聯(lián)

42、運行的變壓器短路阻抗相差較大 時，如要保證它們都不過載時，則總的設備利用率時，如要保證它們都不過載時，則總的設備利用率 將會很低。將會很低。 解：（1）由短路電壓百分值與短路阻抗標幺值的關系可得 035. 0 * kI z04. 0 * kII z055. 0 * kII z % kIIIIIIkIIIIkII NIIIIIINIIIINIIIIIIII uuu SSSSSSS kVAS kVAS kVAS III II I 02.76 52.104 46.119 變壓器1過載19.46%，變壓器2過載4.52%， 變壓器欠載23.98% 某變電站有三臺變壓器并聯(lián)運行，每臺額定 容量均為 10

43、0kVA，短路電壓百分值分別為ukNI%=3.5%， ukNII%=4% ，ukNIII%=5.5%，其它條件相同。設總負載功率為300kVA ，試求 （1）各臺變壓器分擔的負載功率； （2）求任一臺變壓器不過載時的最大輸出功率和此 時變壓器的設備利用率。 某變電站有三臺變壓器并聯(lián)運行，每臺額定 容量均為 100kVA，短路電壓百分值分別為ukNI%=3.5%， ukNII%=4% ，ukNIII%=5.5%，其它條件相同。設總負載功率為300kVA ，試求 （1）各臺變壓器分擔的負載功率； （2）求任一臺變壓器不過載時的最大輸出功率和此 時變壓器的設備利用率。 解：（2）任一臺變壓器不過載的

44、前提是 % kIIIIIIkIIIIkII NIIIIIINIIIINIIIIIIII uuu SSSSSSS 設備的利用率為： 1 I kVASI100 6364. 0 875. 0 1 III II I NIIIIIINIIIINIIIIIIII SSSSSSS max14.251 %71.83%100 100100100 14.251 max NIIINIINI SSS S 第四節(jié)第四節(jié) 變壓器的使用、維護及常見故障處理方法變壓器的使用、維護及常見故障處理方法 為保證變壓器能安全可靠運行，在投運前應進為保證變壓器能安全可靠運行，在投運前應進 行必要的檢查和試驗，運行中應進行嚴格的監(jiān)視和行

45、必要的檢查和試驗，運行中應進行嚴格的監(jiān)視和 定期維護，當變壓器有異常情況發(fā)生時應能及時發(fā)定期維護，當變壓器有異常情況發(fā)生時應能及時發(fā) 現(xiàn)、及時處理，將事故消除在萌芽狀態(tài)?，F(xiàn)、及時處理，將事故消除在萌芽狀態(tài)。 一、變壓器投運前的檢查和試驗項目一、變壓器投運前的檢查和試驗項目 新裝和經(jīng)過檢修的變壓器，在準備投入運行之前，新裝和經(jīng)過檢修的變壓器，在準備投入運行之前， 必須認真地進行以下各項檢查和試驗：必須認真地進行以下各項檢查和試驗： 1. 變壓器投運前的檢查項目變壓器投運前的檢查項目 (1)變壓器本體及其附件表面應清潔，附近無雜物。變壓器本體及其附件表面應清潔，附近無雜物。 (2)變壓器各部件緊固

46、、表面無破損、不漏油。變壓器各部件緊固、表面無破損、不漏油。 (3)接地裝置完好，消防設施齊全。接地裝置完好，消防設施齊全。 (4)儲油柜和充油套管內(nèi)的油位、油色正常。儲油柜和充油套管內(nèi)的油位、油色正常。 (5)吸濕器內(nèi)的干燥劑無受潮，安全氣道的保護膜吸濕器內(nèi)的干燥劑無受潮，安全氣道的保護膜 完整無損。完整無損。 (6)氣體繼電器、散熱器、凈油器的管路閥門應處于氣體繼電器、散熱器、凈油器的管路閥門應處于 打開位置。打開位置。 (7)高、低壓套管上的引線緊固，三相交流電相位正高、低壓套管上的引線緊固，三相交流電相位正 確、標志明顯。確、標志明顯。 (8)分接開關位置正確、定位螺絲緊固。分接開關位

47、置正確、定位螺絲緊固。 (9)冷卻裝置齊全，控制回路良好，溫度計指示正常。冷卻裝置齊全，控制回路良好，溫度計指示正常。 (10)變壓器上無遺留接地線、標示牌和工具、材料變壓器上無遺留接地線、標示牌和工具、材料 等。等。 2、變壓器投運前的試驗項目、變壓器投運前的試驗項目 (1)絕緣電阻和吸收比的測量。絕緣電阻和吸收比的測量。 (2)測量變壓器各繞組的直流電阻。測量變壓器各繞組的直流電阻。 (3)測量分接開關各分接頭上的變壓比。測量分接開關各分接頭上的變壓比。 (4)測定三相變壓器的連接組別。測定三相變壓器的連接組別。 (5)測定變壓器的空載電流和空載損耗。測定變壓器的空載電流和空載損耗。 (6

48、)(6)耐壓試驗。耐壓試驗。 二、變壓器的運行監(jiān)視與維護二、變壓器的運行監(jiān)視與維護 1. 1. 運行監(jiān)視內(nèi)容運行監(jiān)視內(nèi)容 (1) (1) 監(jiān)視并記錄變壓器控制盤上的儀表指示。監(jiān)視并記錄變壓器控制盤上的儀表指示。 功率表：功率表：監(jiān)視變壓器的負荷大小及是否過負荷監(jiān)視變壓器的負荷大小及是否過負荷 三相電流表：三相電流表：反映負荷大小、三相負荷是否平衡反映負荷大小、三相負荷是否平衡 電壓表：電壓表：指示變壓器的運行電壓，若電源電壓長指示變壓器的運行電壓，若電源電壓長 期過高或過低，應調(diào)整分接開關，使變壓器輸出電壓期過高或過低，應調(diào)整分接開關，使變壓器輸出電壓 為正常值。為正常值。 (2) (2) 觀

49、察儲油柜、充油套管內(nèi)的油位、油色及透觀察儲油柜、充油套管內(nèi)的油位、油色及透 明度以及變壓器上層油溫。明度以及變壓器上層油溫。 油位高度應在標度范圍內(nèi)，變壓器油應是透明略油位高度應在標度范圍內(nèi)，變壓器油應是透明略 帶黃色。當變壓器裝有電阻式遙測溫度計時，應同時帶黃色。當變壓器裝有電阻式遙測溫度計時，應同時 監(jiān)測上層油溫，并做好記錄。監(jiān)測上層油溫，并做好記錄。 (3)(3)聽變壓器的運行噪聲是否正常。（聽變壓器的運行噪聲是否正常。（噪聲輕且平穩(wěn)）噪聲輕且平穩(wěn)） (4)(4)觀察吸濕器內(nèi)的變色硅膠顏色。觀察吸濕器內(nèi)的變色硅膠顏色。 干燥硅膠：深藍色干燥硅膠：深藍色 硅膠吸潮失效：粉紅色。應取出硅膠烘

50、干。硅膠吸潮失效：粉紅色。應取出硅膠烘干。 (5)(5)監(jiān)視變壓器箱殼、充油套管及冷卻裝置有無滲漏油監(jiān)視變壓器箱殼、充油套管及冷卻裝置有無滲漏油 現(xiàn)象。現(xiàn)象。 (6)(6)監(jiān)視冷卻系統(tǒng)的運轉情況是否正常。監(jiān)視冷卻系統(tǒng)的運轉情況是否正常。 油浸風冷及強迫油循環(huán)風冷的變壓器：有無個別油浸風冷及強迫油循環(huán)風冷的變壓器：有無個別 風扇停轉，風扇電動機是否過熱，聲音有無異常。風扇停轉，風扇電動機是否過熱，聲音有無異常。 強迫油循環(huán)水冷卻的變壓器：潛油泵的運轉是否強迫油循環(huán)水冷卻的變壓器：潛油泵的運轉是否 正常，油壓及流量有無變化，冷卻水壓力是否符合規(guī)正常，油壓及流量有無變化，冷卻水壓力是否符合規(guī) 定，冷

51、卻水進出口溫度是否符合規(guī)定，冷卻水是否漏定，冷卻水進出口溫度是否符合規(guī)定，冷卻水是否漏 油漏水等。油漏水等。 2. 2. 運行維護內(nèi)容運行維護內(nèi)容 必要性：必要性：變壓器通常安裝在露天或半露天的場變壓器通常安裝在露天或半露天的場 合，要受到雨、雪、風、霜、雷電、高溫、嚴寒、合，要受到雨、雪、風、霜、雷電、高溫、嚴寒、 霧氣、灰塵等多種氣候條件的侵襲，因此必須進行霧氣、灰塵等多種氣候條件的侵襲，因此必須進行 定期維護，以恢復變壓器的抵御能力。定期維護，以恢復變壓器的抵御能力。 維護周期：維護周期： 一般情況下，每半年進行一次維護；一般情況下，每半年進行一次維護； 在環(huán)境污穢、氣候惡劣的地區(qū)，可以

52、在環(huán)境污穢、氣候惡劣的地區(qū)，可以4 4個月一次，個月一次， 甚至每季度一次。甚至每季度一次。 變壓器定期維護的項目如下：變壓器定期維護的項目如下： (1)(1)清掃變壓器箱殼及其附件。清掃變壓器箱殼及其附件。 (2)(2)擦凈高、低壓套管外表面。擦凈高、低壓套管外表面。 (3)(3)對變壓器本體及充油附件，取油樣并做油樣試驗。對變壓器本體及充油附件，取油樣并做油樣試驗。 (4)(4)檢查維護絕緣套管的導電接頭、導電板帽蓋。檢查維護絕緣套管的導電接頭、導電板帽蓋。 (5)(5)雷雨季節(jié)前，維護好避雷器裝置并預先投入系統(tǒng)。雷雨季節(jié)前，維護好避雷器裝置并預先投入系統(tǒng)。 (6)(6)趁維護停電機會，對

53、一些零星小缺陷應予以消趁維護停電機會，對一些零星小缺陷應予以消 三、變壓器的常見故障現(xiàn)象、原因及處理方法三、變壓器的常見故障現(xiàn)象、原因及處理方法 在變壓器發(fā)生的故障中，主要包括在變壓器發(fā)生的故障中，主要包括繞組故障繞組故障、 鐵芯故障鐵芯故障及及套管和分接開關等部分套管和分接開關等部分的故障。的故障。 繞組的故障最多，其次是鐵芯故障，其余部分繞組的故障最多，其次是鐵芯故障，其余部分 的故障較少。的故障較少。 （見表見表3-23-2） 第五節(jié)第五節(jié) 變壓器的經(jīng)濟運行變壓器的經(jīng)濟運行 變壓器載運行過程中存在著銅耗、鐵耗，其運變壓器載運行過程中存在著銅耗、鐵耗，其運 行效率總是小于行效率總是小于1

54、1；電力系統(tǒng)變壓器的總損耗率（變；電力系統(tǒng)變壓器的總損耗率（變 壓器的總損耗功率所占輸入功率的百分比）可達總壓器的總損耗功率所占輸入功率的百分比）可達總 發(fā)電量的發(fā)電量的1010左右。左右。 合理調(diào)整變壓器的負載，使其在損耗最低的工合理調(diào)整變壓器的負載，使其在損耗最低的工 況下運行，稱為況下運行，稱為變壓器的經(jīng)濟運行變壓器的經(jīng)濟運行。 一、變壓器經(jīng)濟運行的意義一、變壓器經(jīng)濟運行的意義 電能從發(fā)電機傳送到用戶，一般需要由變壓器進電能從發(fā)電機傳送到用戶，一般需要由變壓器進 行三到四次變壓過程。對于后兩級變壓器，即二次行三到四次變壓過程。對于后兩級變壓器，即二次 變電所和配電變壓器，由于其單臺容量小

55、，負載波變電所和配電變壓器，由于其單臺容量小，負載波 動大，損失率很大。動大，損失率很大。據(jù)統(tǒng)計：據(jù)統(tǒng)計： 二次變電所變壓器的損失率約為二次變電所變壓器的損失率約為1.5%-3%1.5%-3% 配電變壓器的損失率約為配電變壓器的損失率約為3%3%20%20% 因此，因此，合理選擇變壓器的經(jīng)濟運行方式，降低變合理選擇變壓器的經(jīng)濟運行方式，降低變 壓器的用電損耗，在節(jié)約電能方面潛力很大，直接壓器的用電損耗，在節(jié)約電能方面潛力很大，直接 關系到供用電系統(tǒng)的運行效率和成本。關系到供用電系統(tǒng)的運行效率和成本。 變壓器的經(jīng)濟運行主要有以下主要效果：變壓器的經(jīng)濟運行主要有以下主要效果： 1. 1. 由于經(jīng)濟

56、運行減少了變壓器的有功功率損失，因由于經(jīng)濟運行減少了變壓器的有功功率損失，因 而使變壓器的發(fā)熱量減少，溫升降低，而使變壓器的發(fā)熱量減少，溫升降低，有利于設備有利于設備 的安全運行的安全運行。 2. 2. 變壓器經(jīng)濟運行一般變壓器經(jīng)濟運行一般不增加變壓器的容量和臺數(shù)，不增加變壓器的容量和臺數(shù)， 不增加開關操作次數(shù)不增加開關操作次數(shù)。 3. 3. 變壓器經(jīng)濟運行能夠節(jié)約有功電量和無功電量，變壓器經(jīng)濟運行能夠節(jié)約有功電量和無功電量， 可減少電量電費支出金額可減少電量電費支出金額。 4. 4. 可以充分利用現(xiàn)有設備條件，可以充分利用現(xiàn)有設備條件，達到節(jié)電和提高功達到節(jié)電和提高功 率因數(shù)的目的。率因數(shù)的目的。 二、二、 變壓器經(jīng)濟運行的措施變壓器經(jīng)濟運行的措施 1. 1. 不論是變電所或各車間，應盡量選用多臺變壓器不論是變電所或各車間，應盡量選用多臺變壓器 并聯(lián)運行，并根據(jù)負載變化的規(guī)律，確定變壓器并聯(lián)運行，并根據(jù)負載變化的規(guī)律，確定變壓器 的最佳組合臺數(shù)和運行方式。的最佳組合臺數(shù)和運行方式。 2 k 0 2