chap3三相變壓器及運(yùn)行東南大學(xué)電機(jī)學(xué)課件

1、三相變壓器及運(yùn)行三相變壓器及運(yùn)行l(wèi) 三相變壓器的磁路l 三相變壓器的連接組l 三相電勢(shì)的波形分析l 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行l(wèi)ink三相變壓器的磁路及連接組三相變壓器的磁路及連接組磁路系統(tǒng)l各相磁路彼此獨(dú)立l各相磁路彼此相關(guān)繞組接法l初級(jí)、次級(jí)繞組的連接方法l初級(jí)、次級(jí)繞組的線電勢(shì)之間的相位一、一、各相磁路彼此獨(dú)立l各相主磁通以各自鐵芯作為磁路。鐵芯獨(dú)立，磁路不關(guān)聯(lián)l各相磁路的磁阻相同，當(dāng)三相繞組接對(duì)稱的三相電壓時(shí)，各相的激磁電流和磁通對(duì)稱。由三臺(tái)完全相同的單相變壓器按三相連接方式連接而成三相組成變壓器由三臺(tái)完全相同的單相變壓器按三相連接方式連接而成三相組成變壓器二、二、各相磁路彼此相關(guān)l通過中間三個(gè)

2、芯柱的磁通等于三相磁通的總和。l當(dāng)外施電壓為對(duì)稱三相電壓，三相磁通也對(duì)稱，其總和a+b+c=0，即在任意瞬間，中間芯柱磁通為零。l在結(jié)構(gòu)上省去中間的芯柱三相三鐵芯柱變壓器l三相鐵心互不獨(dú)立 l三相磁路互相關(guān)聯(lián) l中間相的磁路較短，令外施電壓為對(duì)稱三相電壓，三相激磁電流也不完全對(duì)稱，中中間相激磁電流較其余兩相為間相激磁電流較其余兩相為小小。l與負(fù)載電流相比激磁電流很小，如負(fù)載對(duì)稱，三相電流基本對(duì)稱。中間相磁路短，磁阻小，激磁中間相磁路短，磁阻小，激磁電流較小電流較小 （f=r）三、三相變壓器的繞組接法三、三相變壓器的繞組接法l用大寫字母用大寫字母a a、b b、c c表示高壓繞表示高壓繞組的首端

3、，用組的首端，用x x、y y、z z表示高壓表示高壓繞組的末端，用小寫字母繞組的末端，用小寫字母a a、b b、c c表示低壓繞組的首端，用表示低壓繞組的首端，用x x、y y、z z表示低壓繞組的末端表示低壓繞組的末端。l首端(頭) a b c (高壓邊) a b c (低壓邊) 末端(尾) x y z (高壓邊) x y z (低壓邊)l不論是高壓繞組或是低壓繞組，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定只采只采用星形接法用星形接法y y或三角形接或三角形接法法d d。 星形接法l把三相繞組的三個(gè)末端連在一起，而把它們的首端引出l以字母y表示順時(shí)針方向：a超前超前b超前超前c各各120度度三角形接法l把一相的末端和另一

4、相的首端連接起來，順序連接成一閉合電路l以字母d表示。 兩種連接順序lax-cz-bylax-by-cz繞組接法表示繞組接法表示y，y 或 yn，y 或 y，yny，d 或 yn，d：d，y 或 d，yn，d，d。l高壓繞組接法大寫，低壓繞組接法小寫，字母n n、n n是星形接法的中點(diǎn)引出標(biāo)志是星形接法的中點(diǎn)引出標(biāo)志。四、連接組別四、連接組別 表示初級(jí)、次級(jí)（表示初級(jí)、次級(jí)（線線）電勢(shì)相位關(guān)系）電勢(shì)相位關(guān)系l同極性端同極性端兩個(gè)正極性相同的對(duì)應(yīng)端點(diǎn)兩個(gè)正極性相同的對(duì)應(yīng)端點(diǎn)l單相變壓器的組別連接組的時(shí)鐘表示l三相變壓器的組別三相變壓器的組別l標(biāo)準(zhǔn)組別標(biāo)準(zhǔn)組別同極性端兩個(gè)正極性相同的對(duì)應(yīng)端點(diǎn)l變壓

5、器的初級(jí)、次級(jí)繞組由同一磁通交鏈，在某一瞬間高壓繞組的某一端為正電位，低壓繞組上也必定有一個(gè)端點(diǎn)的電位也為正l在繞組旁邊用符號(hào)表示同極性端同極性端相同首端標(biāo)志標(biāo)志l標(biāo)有同極性端符號(hào)“”的一端作為首端l次級(jí)電勢(shì)eax與初級(jí)電勢(shì)eax同相位同極性端同極性端相異首端標(biāo)志標(biāo)志l把初級(jí)繞組標(biāo)有“”號(hào)的一端作為首端，在次級(jí)繞組標(biāo)有“.”號(hào)的一端作為末端，l次級(jí)電勢(shì)eax與初級(jí)電勢(shì)eax反相連接組的時(shí)鐘表示l 高壓電勢(shì)看作時(shí)鐘的長(zhǎng)針高壓電勢(shì)看作時(shí)鐘的長(zhǎng)針固定指向時(shí)鐘固定指向時(shí)鐘1212點(diǎn)點(diǎn)( (或或0 0點(diǎn)點(diǎn)) ) 低壓電勢(shì)看作時(shí)鐘的短針低壓電勢(shì)看作時(shí)鐘的短針代表低壓電勢(shì)的短代表低壓電勢(shì)的短針?biāo)傅臅r(shí)數(shù)作為

6、繞組的組號(hào)針?biāo)傅臅r(shí)數(shù)作為繞組的組號(hào)。l同極性端相同首端標(biāo)志：初級(jí)、次級(jí)電勢(shì)相位差為零度，用時(shí)鐘表示法為i，10。l同極性端相異首端標(biāo)志：初級(jí)、次級(jí)電勢(shì)相位差為180，用時(shí)鐘表示法為i，16。li，1表示初級(jí)、次級(jí)都是單相繞組，0和6表示組號(hào)。單相變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組單相變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組i，10。三相變壓器的組別三相變壓器的組別l用初級(jí)、次級(jí)繞組的線電勢(shì)相位差來表示用初級(jí)、次級(jí)繞組的線電勢(shì)相位差來表示l與繞組的接法和繞組的標(biāo)志方法有關(guān)y，y連接連接1、y，y0l同極性端相同首端標(biāo)志l初級(jí)、次級(jí)相電勢(shì)同相位，次級(jí)側(cè)線電勢(shì)eab與初級(jí)側(cè)線電勢(shì)eab同相位。y，y連接連接2、y，y6l同極性端相異首

7、端標(biāo)志l次級(jí)側(cè)線電勢(shì)eab與初級(jí)側(cè)線電勢(shì)eab相位差180。y，d連接連接1、y，d11 eab滯后eab 330y，d連接連接2、y，d1 eab滯后eab 30標(biāo)準(zhǔn)組別標(biāo)準(zhǔn)組別l五種標(biāo)準(zhǔn)連接組：y，yn0；y，d11，yn，d11；yn，y0，y、y0。lyn-高壓側(cè)的中點(diǎn)可以直接接地或通過阻抗接地l對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，使用不同的標(biāo)準(zhǔn)組別由連接組畫接線圖由連接組畫接線圖1.畫出原方繞組的連接圖2.畫出原方電勢(shì)相量三角形，標(biāo)出ax,by,cz3.畫出副方電勢(shì)相量三角形，據(jù)連接組別，標(biāo)出ax,by,cz4.在相量圖中，同向繞組在同一鐵芯柱上，注意同名端5.連接副方繞組繞組連接法及其磁路系統(tǒng)對(duì)繞組

8、連接法及其磁路系統(tǒng)對(duì)電勢(shì)波形的影響電勢(shì)波形的影響l由于磁路飽和，磁化電流是尖頂波。分解為基波分量和各奇次諧波（三次諧波最大）（三次諧波最大）。 問題問題在三相系統(tǒng)中，三次諧波電流在時(shí)間上同相位，是否存在與三相繞組的連接方法有關(guān)是否存在與三相繞組的連接方法有關(guān)。分析三次諧波電流不能流通所產(chǎn)生的影響。一、三相變壓器組一、三相變壓器組y，y連接連接l初級(jí)為y連接，激磁電流激磁電流中所必需中所必需的三次諧波電流三次諧波電流分量不能流通分量不能流通磁化電磁化電流正弦形流正弦形l磁通波近似于平頂波l在各次諧波磁通中以三次諧波各次諧波磁通中以三次諧波磁通幅度最大磁通幅度最大l三次諧波磁通與基波磁通有相同磁路

9、，其磁阻較小，三次諧三次諧波電勢(shì)相當(dāng)大波電勢(shì)相當(dāng)大。其振幅可達(dá)基波振幅的50一60。l導(dǎo)致電勢(shì)波形嚴(yán)重畸變電勢(shì)波形嚴(yán)重畸變。所產(chǎn)生的過電壓有可能危害線圈絕緣。33344. 4mnfe：相電勢(shì)中存在三次諧波電勢(shì)，則線電勢(shì)的波形如何線電勢(shì)的波形如何？二、三相鐵芯式二、三相鐵芯式y(tǒng)，y連接連接l三次諧波電流不能流通以及有三次諧波磁通存在三次諧波電流不能流通以及有三次諧波磁通存在磁路特點(diǎn)磁路特點(diǎn)：三相鐵芯式變壓器的三相磁路彼此相關(guān)，各相的三次諧波磁通在時(shí)間上是同相位三次諧波磁通的路徑鐵芯周圍的油、油箱壁和部分鐵軛特點(diǎn)：磁阻較大，三次諧波磁通及其三次諧波電勢(shì)很小三次諧波磁通及其三次諧波電勢(shì)很小磁通接近正

10、弦，相電勢(shì)接近于正弦波形三相鐵芯式變壓器可以接成三相鐵芯式變壓器可以接成y y，y y三次諧波磁通經(jīng)過油箱壁，在其中感應(yīng)電勢(shì)，產(chǎn)三次諧波磁通經(jīng)過油箱壁，在其中感應(yīng)電勢(shì)，產(chǎn)生損耗生損耗，會(huì)引起油箱壁局部過熱容量限制在1800kva以下三、三相變壓器三、三相變壓器yn，y連接連接l原邊接通三相交流電源后，3次諧波電流均可在原繞組暢通。l在磁路飽和的情況下 ，鐵心中的磁通和繞組中的感應(yīng)電勢(shì)仍呈(或接近)正弦形，不論是線電勢(shì)，相電勢(shì)，不論是原邊，還是副邊電勢(shì)，其波形均呈正弦形。四、三相變壓器四、三相變壓器y，d連接連接l次級(jí)側(cè)次級(jí)側(cè)三角形接法：對(duì)三次諧波電勢(shì)短路，在三角形在三角形電路中產(chǎn)生的三次諧波電

11、流（電路中產(chǎn)生的三次諧波電流（環(huán)流環(huán)流）。該環(huán)流（供給環(huán)流（供給勵(lì)磁電流中所需的勵(lì)磁電流中所需的3 3次諧波電流分量）對(duì)原有的三次諧次諧波電流分量）對(duì)原有的三次諧波磁通起去磁作用波磁通起去磁作用，三次諧波電勢(shì)被削弱，量值是很小的。相電勢(shì)波形接近正弦波形。l由初級(jí)側(cè)提供了磁化電流的基波分量，由次級(jí)側(cè)提供了磁化電流的三次諧波分量。l在高壓線路中的大容量變壓器需接成在高壓線路中的大容量變壓器需接成y y，d d基波電勢(shì)形成環(huán)流？基波電勢(shì)形成環(huán)流？五、五、三相變壓器三相變壓器d，y連接連接l3次諧波電流可流通，磁通呈正弦形，從而每相電勢(shì)接近正弦波。分析點(diǎn)分析點(diǎn)：一次側(cè)相電流中是否有三次諧波電流？磁通中

12、有無三次諧波一次側(cè)線電流、相電勢(shì)與線電勢(shì)中有無三次諧波二次側(cè)電勢(shì)、電流中是否存在三次諧波六、六、y，y連接附加一組連接附加一組d連接第三繞連接第三繞組（組（y，d，y）l在鐵芯柱另外安裝一套另外安裝一套第三繞組第三繞組，三角形連接，提，三角形連接，提供三次諧波電流通道供三次諧波電流通道小小結(jié)結(jié)l磁路系統(tǒng)分為各各相磁路彼此獨(dú)立的三相變壓器組相磁路彼此獨(dú)立的三相變壓器組和各各相磁路彼此相關(guān)的三相鐵芯式變壓器相磁路彼此相關(guān)的三相鐵芯式變壓器l初級(jí)繞組、次級(jí)繞組，可以接成星形，也可以接成三角形。初級(jí)、次級(jí)側(cè)對(duì)應(yīng)線電勢(shì)(或電壓)間的相位關(guān)系與繞組繞向、標(biāo)志和三相繞組的連接方法有關(guān)。其相位差均為30的倍數(shù)

13、，通常用時(shí)鐘表示法來表明其用時(shí)鐘表示法來表明其連接組別連接組別l不同磁路結(jié)構(gòu)和不同連接方法的三相變壓器，其激磁不同磁路結(jié)構(gòu)和不同連接方法的三相變壓器，其激磁電流中的三次諧波分量流通情況不同電流中的三次諧波分量流通情況不同ly y或或d d型接法型接法在線電勢(shì)中都不存在三次諧波在線電勢(shì)中都不存在三次諧波。思考題思考題l3-1 連接組的決定因素l3-3 組式變壓器不能使用yy連接l3-4 大容量變壓器不接成yyl3-6 組式變壓器yy連接，線電勢(shì)中無三次諧波與繞組的接法和繞組的標(biāo)志方法有關(guān)三次諧波電勢(shì)使相電勢(shì)過高三次諧波磁通經(jīng)過油箱壁產(chǎn)生漏磁損耗作業(yè)作業(yè)l習(xí)題3-1，3-2注：畫在同一列上，表示繞

14、組繞在相同的鐵芯柱上，即有相同的主磁通及其變化。變壓器的并聯(lián)運(yùn)行l(wèi)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的意義并聯(lián)l應(yīng)具備的條件條件l并聯(lián)運(yùn)行負(fù)載分配的實(shí)用計(jì)算公式公式變壓器并聯(lián)運(yùn)行變壓器并聯(lián)運(yùn)行l(wèi)將兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器的一、二次繞組分別接在各自的公共母線上，同時(shí)對(duì)負(fù)載供電變壓器并聯(lián)運(yùn)行的意義變壓器并聯(lián)運(yùn)行的意義l(1)適應(yīng)用電量的增加適應(yīng)用電量的增加隨著負(fù)載的發(fā)展，必須相應(yīng)地增加變壓器容量及臺(tái)數(shù)。l(2)提高運(yùn)行效率提高運(yùn)行效率當(dāng)負(fù)載隨著季節(jié)或晝夜有較大的變化時(shí)、根據(jù)需要調(diào)節(jié)投入變壓器的臺(tái)數(shù)。l(3)提高供電可靠性提高供電可靠性允許其中部分變壓器由于檢修或故障退出并聯(lián)。理想的并聯(lián)運(yùn)行條件理想的并聯(lián)運(yùn)行條件l內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生

15、環(huán)流內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流空載時(shí)，各變壓器的相應(yīng)的次級(jí)電壓必須相等且同相位。l使全部裝置容量獲得最大程度的應(yīng)用使全部裝置容量獲得最大程度的應(yīng)用在有負(fù)載時(shí)，各變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流應(yīng)該與它們的容量成正比例，各變壓器均可同時(shí)達(dá)到滿載狀態(tài)。l每臺(tái)變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流均為最小每臺(tái)變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流均為最小各變壓器的負(fù)載電流都應(yīng)同相位，則總的負(fù)載電流是各負(fù)載電流的代數(shù)和。當(dāng)總的負(fù)載電流為一定值時(shí)。每臺(tái)變壓器的銅耗為最小，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。次級(jí)電壓必須相等且同相位次級(jí)電壓必須相等且同相位l1.并聯(lián)連接的各變壓器必須有相同的電壓等級(jí)并聯(lián)連接的各變壓器必須有相同的電壓等級(jí)，且屬于相同的連接組且屬于相同的連接組。不同連

16、接組變壓器不能并聯(lián)運(yùn)行。l2.各變壓器都應(yīng)有相同的線電壓變比各變壓器都應(yīng)有相同的線電壓變比。 實(shí)用上所并聯(lián)的各變壓器的變比間的差值應(yīng)限制在0.5以內(nèi)。目的：避免在并聯(lián)變壓器所構(gòu)成的回路中產(chǎn)生環(huán)流目的：避免在并聯(lián)變壓器所構(gòu)成的回路中產(chǎn)生環(huán)流 負(fù)載電流與容量成正比例負(fù)載電流與容量成正比例l各變壓器應(yīng)有相同的短路電壓有相同的短路電壓分析1。由于連接組相同，變比一致，可使用并聯(lián)電路的分流計(jì)算方法2。假設(shè)各變壓器同時(shí)達(dá)到滿載，則knnkiiiikiiziziziuku22221*knkiikiknnnkiiniikiniuuuzizizi各變壓器的負(fù)載電流應(yīng)同相位各變壓器的負(fù)載電流應(yīng)同相位l要求各變壓器

17、短路電阻與短路電抗的比值相等。即要求阻抗電壓降的有功分量和無功分量應(yīng)分別相等*3*2*1*3*2*1.rnrrranaaauuuuuuuu*k*kkrajxrjuuu并聯(lián)運(yùn)行負(fù)載分配計(jì)算公式并聯(lián)運(yùn)行負(fù)載分配計(jì)算公式l假設(shè)假設(shè): :各變壓器有相同的變比，但有不同的短各變壓器有相同的變比，但有不同的短路電壓路電壓。大容量變壓器一般有較大的短路電壓。l各變壓器的負(fù)載電流l總負(fù)載電流l負(fù)載電流分配關(guān)系式l輸出功率分配關(guān)系式都是復(fù)數(shù)運(yùn)算都是復(fù)數(shù)運(yùn)算l假定:變壓器的電流同相對(duì)每一相nnknnkkusuuizz2*111復(fù)數(shù)運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算復(fù)數(shù)運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算結(jié)論結(jié)論l各變壓器的負(fù)載分配與該變壓器的額定

18、容量成各變壓器的負(fù)載分配與該變壓器的額定容量成正比，與短路電壓成反比正比，與短路電壓成反比。l如果各變壓器的短路電壓都相同，則變壓器的如果各變壓器的短路電壓都相同，則變壓器的負(fù)載分配只與額定容量成正比負(fù)載分配只與額定容量成正比。各變壓器可同時(shí)達(dá)到滿載，總的裝置容量得到充分利用。*:knnnkiiniikininiiiususussssl一般電力變壓器的uk*大約在0.050.105范圍內(nèi)，容量大的變壓器uk*也較大。l如果uk*不等，則不等，則uk*較小的那臺(tái)變壓器將先達(dá)到滿載較小的那臺(tái)變壓器將先達(dá)到滿載。 (ssn):(ssn)=(1/uk*) : (1/uk*) 當(dāng)uk*uk*時(shí)，ssinssn說明變壓器先滿載l實(shí)用：為使總?cè)萘磕軌虻玫嚼?，要求并?lián)運(yùn)行的各變壓器的容量接近，最大容量與最小容量之比不超出3:1；短路電壓接近，差值不超過10。實(shí)際上實(shí)際上例題例題兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行變壓器額定容量（kva）額定電壓(v)在高壓側(cè)進(jìn)行短路試驗(yàn)連接組別線電壓(v)線電流(a)三相功率(w)a10006300/40015636yd11b32006300/40043628050000yd1額定電壓時(shí)的空載損耗為1570