fsmchap4三變壓器的不對稱運(yùn)行及瞬變過程

1、不對稱不對稱各相電流各相電流(或電壓，電勢或電壓，電勢)大小大小有可能不同，相位也不依次差有可能不同，相位也不依次差120對稱分量法對稱分量法對稱分量法對稱分量法各序等效電路，疊加原理各序等效電路，疊加原理三相三相中點(diǎn)浮動(dòng)問題中點(diǎn)浮動(dòng)問題三相三相abccbauuu.、abcau.acabuauuau.2.，cbauuu.、cbauuu.、000cbccbbbbaaaauuuuuuuuuuuu零序負(fù)序正序不對稱電壓cbauuu， 000cbccbbbbaaaauuuuuuuuuuuu零序負(fù)序正序不對稱電壓acabuauuau，2a+b+c+cbauuu，cbauuu，a-c-b-逆時(shí)針acabu

2、auuau2，0000acabuuuu，a0b0c0000cbauuu，cbaacbaacbaauuuuuuuuuuuu310231231000cbccbbbbaaaauuuuuuuuuuuu零序負(fù)序正序不對稱電壓1.設(shè)有一不對稱三相電壓設(shè)有一不對稱三相電壓將其分解為對稱分量。將其分解為對稱分量。90cos50260cos80230cos1002tututucba顯然，各相大小不等，相位差也不相同，為不對稱電壓。顯然，各相大小不等，相位差也不相同，為不對稱電壓。表示為復(fù)數(shù)形式：表示為復(fù)數(shù)形式：vjjuvjjuvjjucaa50090sin90cos5090503 .694060sin60cos

3、806080506 .8630sin30cos10030100vjjjjjjuuuucbaa43.316 .56)500 () 3 .6940)(506 .863131232123212分解為對稱分量：分解為對稱分量：vjjjjjjuuuucbaa33. 82 .12)500 () 3 .6940)(506 .863131232123212vjjjjuuuucbaa23.102 .42)500()3 .6940(506 .8631310結(jié)論結(jié)論kkkkkzjxrjxrzrk+xk+ua+-ua+.ia+=-ia+. .rk-xk-ua-ua-.ia-=-ia-. .kkkkkzjxrjxrz具

4、有與正序一樣的性質(zhì)具有與正序一樣的性質(zhì) （1）首先分析零序電流的來源；）首先分析零序電流的來源；（2）確定初、次級(jí)側(cè)相、線中的零序電流情況；）確定初、次級(jí)側(cè)相、線中的零序電流情況；（3）零序電流的等效電路；）零序電流的等效電路；（4）對運(yùn)行的影響。）對運(yùn)行的影響。(1)ynd接法的零序等效電路接法的零序等效電路零序電流由電源中零序電壓引起零序電流由電源中零序電壓引起初級(jí)、次級(jí)側(cè)均能流通零序電流，初級(jí)、次級(jí)側(cè)均能流通零序電流，但是不能流向次級(jí)側(cè)負(fù)載電路但是不能流向次級(jí)側(cè)負(fù)載電路d連接是閉合繞組，等效電路連接是閉合繞組，等效電路的次級(jí)側(cè)為短路的次級(jí)側(cè)為短路ynd接法的零序阻抗是一很小的阻抗。接法的

5、零序阻抗是一很小的阻抗。即使電源有較小的即使電源有較小的ua0，會(huì)引起較大的零序電流，導(dǎo)致會(huì)引起較大的零序電流，導(dǎo)致變壓器過熱。變壓器過熱。應(yīng)有保護(hù)措施監(jiān)視中線電流。應(yīng)有保護(hù)措施監(jiān)視中線電流。210000zzuzuiaaakaaziu00（2）dyn接法的零序等效電路接法的零序等效電路零序電流零序電流由電源零序電壓產(chǎn)生由電源零序電壓產(chǎn)生（3）yny接法零序等效電路接法零序等效電路次級(jí)側(cè)無零序電流，感應(yīng)有零序次級(jí)側(cè)無零序電流，感應(yīng)有零序電勢，表現(xiàn)為較大零序阻抗電勢，表現(xiàn)為較大零序阻抗0010000mmaaaizzuzui對運(yùn)行的影響對運(yùn)行的影響零序電流小，不會(huì)引起過熱零序電流小，不會(huì)引起過熱會(huì)引

6、起次級(jí)側(cè)相電壓不對稱會(huì)引起次級(jí)側(cè)相電壓不對稱次級(jí)側(cè)線電壓不受零序影響，次級(jí)側(cè)線電壓不受零序影響，常在高壓輸電線路中采用。常在高壓輸電線路中采用。等效電路等效電路020000maaazziziu圖圖4-5zm0=zm=rm+jxm zm0*大約為大約為0.31zm*大約是大約是20以上以上2020rz 初級(jí)側(cè)無零序電流，但感應(yīng)零序（相）電勢，有較大零序阻抗。初級(jí)側(cè)無零序電流，但感應(yīng)零序（相）電勢，有較大零序阻抗。零序電流零序電流由次級(jí)側(cè)有中線電流引起由次級(jí)側(cè)有中線電流引起如果如果z0較大，較小的中線電流會(huì)造成相電壓較大的不對稱。其較大，較小的中線電流會(huì)造成相電壓較大的不對稱。其不對不對稱的程度還

7、與變壓器的磁路有關(guān)稱的程度還與變壓器的磁路有關(guān)。020000maaazziziu外施對稱三相電壓外施對稱三相電壓在在a相接單相負(fù)載相接單相負(fù)載zllacbaziuiiii0iiiiiiiiiiiiiiicbaacbaacbaa3131031231312310cbaiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiaacccaabbbaaaaa31231232初級(jí)側(cè)星形連接，無零序電流通路，相初級(jí)側(cè)星形連接，無零序電流通路，相電流只有正序與負(fù)序分量電流只有正序與負(fù)序分量0au002000euzieuziuziuuaaakaakaaa原方外施電壓是三相原方外施電壓是三相對稱的，負(fù)序壓降即對稱的，負(fù)序壓降

8、即為負(fù)序阻抗壓降，其為負(fù)序阻抗壓降，其值很小，即值很小，即ua-=0。但原方的負(fù)序電流以但原方的負(fù)序電流以電源為路徑，等效電電源為路徑，等效電路中原方是短路的。路中原方是短路的。234002000列電壓表達(dá)式見euzieuziuziuuaaakaakaaalmkaaaazzzzuiii32020lmkaaaazzzzuiiii323020lmazzui330零序勵(lì)磁阻抗相當(dāng)于在負(fù)載零序勵(lì)磁阻抗相當(dāng)于在負(fù)載中增加了一個(gè)阻抗中增加了一個(gè)阻抗zm0/3cccbbbaaaueuuueuuueuu.0.0.0.0.0.3acbaiiiii03mazui.0.e0aauu，則2. 三個(gè)相同的單相變壓器接成

9、三相變壓器組三個(gè)相同的單相變壓器接成三相變壓器組dyn11，有：有：uk=5%，uka=2%，pfe=1%pn，i0=5%in，副方接單相電阻負(fù)載副方接單相電阻負(fù)載r*=1。求：負(fù)載電流，零序電壓求：負(fù)載電流，零序電壓解：等效電路參數(shù)計(jì)算：解：等效電路參數(shù)計(jì)算：6 .19405. 001. 02010458. 002. 005. 0*22*0*0*0*mmmkkakkkxiprizxuruz建立端點(diǎn)方程式：建立端點(diǎn)方程式：r iuiiiiabca0分解為對稱分量：riiiuuuuiiiiiiiaaaaaaaaacbaa00031231各相序等效電路：各相序等效電路：相序方程式：相序方程式： （

10、標(biāo)幺值表示標(biāo)幺值表示）*0*0*1*0*1*2*0*0*)(00ammaaakaaakaaauzzzzziuuziuuziuu聯(lián)立求解：聯(lián)立求解：57. 2979. 0233*0*1*0*1*2*mmkazzzzzzrui零序電壓：零序電壓：11.1160163. 0)(*0*1*0*1*2*0*0mmaazzzzziu由于初級(jí)對零序電勢相當(dāng)由于初級(jí)對零序電勢相當(dāng)于有短路作用，削弱了零于有短路作用，削弱了零序磁通，零序電壓很小。序磁通，零序電壓很小。4-2 4-2 決定零序阻抗的因素有哪些？決定零序阻抗的因素有哪些？4-4 4-4 y,yn0y,yn0不可以用于三相變壓器組的原因不可以用于三相

11、變壓器組的原因4-5 4-5 如何測量零序激磁電抗？如何測量零序激磁電抗？零序電流三相同相，它在繞組中的流通情況及其產(chǎn)生的零序磁零序電流三相同相，它在繞組中的流通情況及其產(chǎn)生的零序磁通在鐵芯中的流通情況與正序及負(fù)序不一致，因此遇到的零序通在鐵芯中的流通情況與正序及負(fù)序不一致，因此遇到的零序阻抗也不同于正序阻抗。阻抗也不同于正序阻抗。其大小決定于其大小決定于變壓器繞組的連接方式變壓器繞組的連接方式和和鐵心結(jié)構(gòu)鐵心結(jié)構(gòu)。y y，y y；y y，d d；d d，y y；d d，d d連接無零序電流。連接無零序電流。ynyn，d d；d d，ynyn連接零序電流在雙側(cè)繞組內(nèi)均可流通。連接零序電流在雙側(cè)

12、繞組內(nèi)均可流通。ynyn，y y；y y，ynyn連接零序電流只能在連接零序電流只能在ynyn、ynyn側(cè)流通。側(cè)流通。a a 對三相組式，各相磁路獨(dú)立，零序磁通在鐵心中閉合，磁阻對三相組式，各相磁路獨(dú)立，零序磁通在鐵心中閉合，磁阻小，激磁阻抗大。小，激磁阻抗大。b b 對三相芯式變壓器，各相磁路關(guān)聯(lián)，零序磁通不能在鐵心中對三相芯式變壓器，各相磁路關(guān)聯(lián)，零序磁通不能在鐵心中閉合，磁阻大，激磁阻抗大。閉合，磁阻大，激磁阻抗大。副方副方(yn)接單相或不對稱負(fù)載時(shí)，將產(chǎn)生零序電流，產(chǎn)生零序磁通接單相或不對稱負(fù)載時(shí)，將產(chǎn)生零序電流，產(chǎn)生零序磁通，在各繞組中感應(yīng)有零序電勢，疊加于各繞組正序電壓上，使各

13、繞，在各繞組中感應(yīng)有零序電勢，疊加于各繞組正序電壓上，使各繞組的電壓不對稱組的電壓不對稱“中點(diǎn)浮動(dòng)中點(diǎn)浮動(dòng)”。中點(diǎn)浮動(dòng)的程度取決于零序電勢，又取決于零序電流的大小和磁路中點(diǎn)浮動(dòng)的程度取決于零序電勢，又取決于零序電流的大小和磁路結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。三相組式變壓器，零序磁阻小，零序阻抗等同正序阻抗，較小的零三相組式變壓器，零序磁阻小，零序阻抗等同正序阻抗，較小的零序電流產(chǎn)生較大的零序電勢，中點(diǎn)浮動(dòng)大，相電壓嚴(yán)重不對稱。序電流產(chǎn)生較大的零序電勢，中點(diǎn)浮動(dòng)大，相電壓嚴(yán)重不對稱。單相短路時(shí)，短路電流小（僅為勵(lì)磁電流的三倍），但中點(diǎn)浮動(dòng)大單相短路時(shí)，短路電流小（僅為勵(lì)磁電流的三倍），但中點(diǎn)浮動(dòng)大（達(dá)相電壓），使另

14、兩相電壓達(dá)到線電壓。（達(dá)相電壓），使另兩相電壓達(dá)到線電壓。模擬零序電流和零序磁通的流通情況。模擬零序電流和零序磁通的流通情況。21iiik忽略勵(lì)磁電流，相角短路瞬間外施電壓的初變壓器的漏感，等效電路的電壓方程kkkkkkkxxxllllatuirdtdil1sin221211瞬態(tài)電流衰減時(shí)間常數(shù)短路阻抗角kkkkkktlrkkktkskrltrxtgcetzuiiikk11sin2穩(wěn)態(tài)短路電流分量穩(wěn)態(tài)短路電流分量-決定于電壓和短路阻抗的大小決定于電壓和短路阻抗的大小瞬態(tài)短路電流分量瞬態(tài)短路電流分量還與短路時(shí)電壓初相角有關(guān)還與短路時(shí)電壓初相角有關(guān)kkicsin2tlrkkkkkketiisins

15、in21.當(dāng)當(dāng)k時(shí)，瞬態(tài)電流分量為時(shí)，瞬態(tài)電流分量為0，短路后立刻進(jìn)入，短路后立刻進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)。2. 當(dāng)當(dāng)k90時(shí)，瞬態(tài)分量有最大值，在短路后的時(shí)，瞬態(tài)分量有最大值，在短路后的半周期電流達(dá)到最大值。半周期電流達(dá)到最大值。skxrktkkieiikk212max81. 175. 135. 12 . 1，大型變壓器在中小型變壓器在比對穩(wěn)態(tài)短路電流幅值之突然短路電流最大幅值skksnkksnknkkkknnnkkzkizkiizizziuiii2i2i11maxmax或則或穩(wěn)態(tài)短路電流的標(biāo)幺值設(shè)外施電壓為額定值，過電流情況分析過電流情況分析：設(shè)外施電壓為額定值，設(shè)外施電壓為額定值，zk*=0.05

16、5，rk/xk=1/3，則則短路瞬間的沖擊電流很大。短路瞬間的沖擊電流很大。5 .24055. 035. 12*maxksnkzkii35. 1sk1、發(fā)熱現(xiàn)象、發(fā)熱現(xiàn)象：設(shè)外施電壓為額定值，設(shè)外施電壓為額定值，zk*=0.055，則則短路電流產(chǎn)生的銅損耗是正常銅損耗的短路電流產(chǎn)生的銅損耗是正常銅損耗的182倍。倍。影響：影響：。nnnkknkiiizzui18055. 011*2、電磁力作用、電磁力作用：設(shè)外施電壓為額定值，設(shè)外施電壓為額定值，zk*=0.055，則則電磁力（電磁力（由漏磁場和電流作用產(chǎn)生由漏磁場和電流作用產(chǎn)生）也與電流的平方）也與電流的平方成正比，繞組上產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，

17、徑向有外張力成正比，繞組上產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力，徑向有外張力和內(nèi)壓力，軸向里從繞組兩端擠壓繞組。和內(nèi)壓力，軸向里從繞組兩端擠壓繞組。措施：措施：。nnnkknkiiizzui18055. 011*勵(lì)磁電流瞬時(shí)值勵(lì)磁電流瞬時(shí)值im：磁化曲線回路電壓方程)(sin211111mmiftui rdtdn ，將電感視為常數(shù)，將電感視為常數(shù)lav，則則avmmavlniinl1111)sin(21111111tulnrdtdnav的線性方程dtdnirrm1111很小，考慮磁通的解，包括穩(wěn)態(tài)分量磁通的解，包括穩(wěn)態(tài)分量 1 和瞬態(tài)分量和瞬態(tài)分量 1 ：tlrmtlravavetcetnu11cos90sin90sin211 111電流。立即進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，無沖擊）接通電源瞬間（tmsin9021