電機(jī)學(xué)第三章中國電力出版社

1、 第三章 三相變壓器及運(yùn)行三相變壓器及運(yùn)行n 三相變壓器的磁路n 三相變壓器的連接組(重點(diǎn))n 三相電勢的波形分析n 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行(重點(diǎn)) 第一節(jié) 三相變壓器的磁路一、各相磁路彼此獨(dú)立各相磁路彼此獨(dú)立n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)n各相磁路的磁阻相同，當(dāng)三相繞組接對稱的三相電壓時(shí)，各相的激磁電流和磁通對稱。由三臺(tái)完全相同的單相變壓器按三相連接方式連由三臺(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接而成三相組成變壓器二、各相磁路彼此相關(guān)各相磁路彼此相關(guān)n通過中間三個(gè)芯柱的磁通等于三相磁通的總和。n當(dāng)外施電壓為對稱三相電壓，三相磁通也對稱，其總和A+B+c=

2、0，即在任意瞬間，中間芯柱磁通為零。n在結(jié)構(gòu)上省去中間的芯柱三相三鐵芯柱變壓器三相三鐵芯柱變壓器n三相鐵心互不獨(dú)立 n三相磁路互相關(guān)聯(lián) n中間相的磁路較短，令外施電壓為對稱三相電壓，三相激磁電流也不完全對稱，中間相激磁電流較其中間相激磁電流較其余兩相為小余兩相為小。n與負(fù)載電流相比激磁電流很小，如負(fù)載對稱，三相電流基本對稱。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） 第二節(jié) 三相變壓器的連接組一、三相變壓器的繞組接法n用大寫字母用大寫字母A A、B B、C C表示高壓表示高壓繞組的首端，用繞組的首端，用X X、Y Y、Z Z表示表示高壓繞組的末端，用小寫字

3、母高壓繞組的末端，用小寫字母a a、b b、c c表示低壓繞組的首端，表示低壓繞組的首端，用用x x、y y、z z表示低壓繞組的末表示低壓繞組的末端端。n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)n不論是高壓繞組或是低壓繞組，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定只采用星形接法只采用星形接法Y Y或三或三角形接法角形接法D D。 星形接法星形接法n把三相繞組的三個(gè)末端連在一起，而把它們的首端引出n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度度三角形接法三角形接法n把一相的末端和另一相的首端連接起來，順序連接成一閉合電路n以字母D表示

4、。 兩種連接順序nAX-CZ-BYnAX-BY-CZ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。n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。二、連接組別及標(biāo)準(zhǔn)連接組 連接組：用來表示初級、次級（連接組：用來表示初級、次級（線線）電勢相位關(guān)系）電勢相位關(guān)系 的一種方法的一種方法n同極性端（同名端）兩個(gè)正極性相同的對應(yīng)端點(diǎn)同極性端（同名端）兩個(gè)正極性相同的對應(yīng)端點(diǎn)n單相變壓器的組別連接組的時(shí)鐘表示n三相變壓器的組別三相變壓器的組別n標(biāo)準(zhǔn)組別標(biāo)準(zhǔn)組別同極性端同極性端兩個(gè)正極性相同的對應(yīng)

5、端點(diǎn)兩個(gè)正極性相同的對應(yīng)端點(diǎn)n變壓器的初級、次級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n在繞組旁邊用符號表示n我們規(guī)定電勢的正方向?yàn)槭锥酥赶蚰┒送瑯O性端相同首端相同首端標(biāo)志n標(biāo)有同極性端符號“”的一端作為首端n次級電勢Eax與初級電勢EAX同相位同極性端相異首端相異首端標(biāo)志n把初級繞組標(biāo)有“”號的一端作為首端，在次級繞組標(biāo)有“.”號的一端作為末端，n次級電勢Eax與初級電勢EAX反相連接組的時(shí)鐘表連接組的時(shí)鐘表示示n 高壓電勢看作時(shí)鐘的長針高壓電勢看作時(shí)鐘的長針固定指固定指向時(shí)鐘向時(shí)鐘1212點(diǎn)點(diǎn)( (或或0 0點(diǎn)點(diǎn)) ) 低壓電勢看作時(shí)

6、鐘的短針低壓電勢看作時(shí)鐘的短針代表低代表低壓電勢的短針?biāo)傅臅r(shí)數(shù)作為繞組的組壓電勢的短針?biāo)傅臅r(shí)數(shù)作為繞組的組號號。（一）單相變壓器的組別n同極性端相同首端標(biāo)志：初級、次級電勢相位差為零度，用時(shí)鐘表示法為I，10。n同極性端相異首端標(biāo)志：初級、次級電勢相位差為180，用時(shí)鐘表示法為I，16。nI，1表示初級、次級都是單相繞組，0和6表示組號。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。（二）三相變壓器的組別n用初級、次級繞組的線電勢相位差來表示用初級、次級繞組的線電勢相位差來表示n與繞組的接法和繞組的標(biāo)志方法有關(guān)Y，y連接1、Y，y0n同極性端相同首端標(biāo)志n初級、次級相電勢同相位，次

7、級側(cè)線電勢Eab與初級側(cè)線電勢EAB同相位。Y，y連接2、Y，y6n同極性端相異首端標(biāo)志n次級側(cè)線電勢Eab與初級側(cè)線電勢EAB相位差180。Y，d連接1、Y，d11 Eab滯后EAB 330Y，d連接2、Y，d1 Eab滯后EAB 30標(biāo)準(zhǔn)組別n五種標(biāo)準(zhǔn)連接組：Y，yn0；Y，d11，YN，d11；YN，y0，Y、y0。nYN-高壓側(cè)的中點(diǎn)可以直接接地或通過阻抗接地n對不同的應(yīng)用場合，使用不同的標(biāo)準(zhǔn)組別由連接組畫接線圖1.畫出原方繞組的連接圖2.畫出原方電勢相量三角形，標(biāo)出AX,BY,CZ3.畫出副方電勢相量三角形，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

8、同名端5.連接副方繞組n例：有一三相變壓器，其初、次級繞組的同極性端和初級端點(diǎn)的標(biāo)志如圖所示，試把該變壓器接成連接組標(biāo)號為Dy1.并畫出它們的電動(dòng)勢相量圖。（設(shè)相序?yàn)锳、B、C相序）第三節(jié) 三相變壓器繞組連接法及 其磁路系統(tǒng)對波形的影響繞組連接法及其磁路系統(tǒng)對電勢波形的影響n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。對三相變壓器：三相的三次諧波電流在時(shí)間上同相位，它能否流通與三相繞組的連接方

9、法有關(guān)：結(jié)論：1）當(dāng)三相變壓器原邊是YN，Di3有通路 i0尖頂波 m正弦波 相電勢e2正弦波 無論副邊是哪種接法，均可得到正弦電勢 2）三相變壓器的原邊是Y接法I3不能流通 i0為正弦波 m平頂波 m1 m3e為尖頂波一、原邊為YN或D接法二、原邊為Y接法 1、Y，y接法 e=基波+三次諧波 畸變程度如何？ （1）Y，y組式變壓器（各相磁路彼此獨(dú)立）磁路獨(dú)立 m3走鐵心 磁阻小 m3磁通大 f3=3f1 E3=4.44f3N1m3較大 相電勢嚴(yán)重畸變,最高振幅等于基波振幅與三次諧波振幅之和過電壓危及繞組絕緣三相組式變不能接成Y,y接法（2）Y，y芯式變壓器（各相磁路彼此相關(guān)）磁路相關(guān)m3走漏

10、磁路徑 磁阻很大 m3磁通很小 E3=4.44f3N1m3較小 相電勢接近正弦波 但考慮到變壓器油箱壁過熱SN1800KVA的芯式三相變可接成Y,y接法2、Y，d接法：原邊Y接法：I3不能流通 i0為正弦波 m平頂波 m1 e11、e22 m3 e13、e23 去磁 短路 23 i23環(huán)流 23 去磁作用達(dá)到相對平衡 m3很小大容量變壓器接成Y，d接法 三、Y，y連接附加一組D連接第三繞組（Y，D，y）n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 結(jié)n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

11、器組和各相磁路彼此相關(guān)的三相鐵芯式變壓器各相磁路彼此相關(guān)的三相鐵芯式變壓器n初級繞組、次級繞組，可以接成星形，也可以接成三角形。初級、次級側(cè)對應(yīng)線電勢(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)，通常用時(shí)鐘表用時(shí)鐘表示法來表明其連接組別示法來表明其連接組別n不同磁路結(jié)構(gòu)和不同連接方法的三相變壓器，其不同磁路結(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激磁電流中的三次諧波分量流通情況不同nY Y或或D D型接法型接法在線電勢中都不存在三次諧波在線電勢中都不存在三次諧波。思考題n3-1 連接組的決定因素n3-3 組式變壓器不能使用

12、Yy連接n3-4 大容量變壓器不接成Yyn3-6 組式變壓器Yy連接，線電勢中無三次諧波與繞組的接法和繞組的標(biāo)志方法有關(guān)三次諧波電勢使相電勢過高三次諧波磁通經(jīng)過油箱壁產(chǎn)生漏磁損耗 第四節(jié) 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行n變壓器并聯(lián)運(yùn)行的意義并聯(lián)n應(yīng)具備的條件條件n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n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)對負(fù)載供電變壓器并聯(lián)運(yùn)行的意義n(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)。n(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

13、器的臺(tái)數(shù)。n(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)行狀態(tài)n空載時(shí)，各變壓器的相應(yīng)的次級電壓必須相等且同相位內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流n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)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n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) 每臺(tái)變壓器每臺(tái)變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流均為最小所分擔(dān)的負(fù)載電流均為最小n如何滿足理想的并聯(lián)運(yùn)行條件：1、線電壓變比相等原因：避免內(nèi)

14、部出現(xiàn)環(huán)流，引起附加損耗2、連接組別相同原因：不同的連接組次級電壓有相位差3、短路阻抗標(biāo)幺值或短路電壓標(biāo)幺值相等目的：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 n如何滿足理想的并聯(lián)運(yùn)行條件：1、線電壓變比相等原因：避免內(nèi)部出現(xiàn)環(huán)流，引起附加損耗2、連接組別相同原因：不同的連接組次級電壓有相位差3、短路阻抗標(biāo)幺值或短路電壓標(biāo)幺值相等負(fù)載電流與容量成正比例n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*knkIIkI

15、knNnkIINIIkINIuuuZIZIZI各變壓器的負(fù)載電流應(yīng)同相位n要求各變壓器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n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。n各變壓器的負(fù)載電流n總負(fù)載電流n負(fù)載電流分配關(guān)系式n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n假定:變壓器的電流同相對每一相NNkNNkkUSuUIZZ2*111復(fù)數(shù)運(yùn)算簡化為代數(shù)運(yùn)算復(fù)數(shù)運(yùn)算簡化為代數(shù)運(yùn)算結(jié)論n各變壓器的負(fù)載分配與該變壓器的額定容量成正各變壓器的負(fù)載分配與該變壓器的額定容量成正比，與短路電壓成反比比，與短路電壓成反比。n如果各變壓器的短路電壓都相同，則變壓器的負(fù)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