第4章三繞組變壓器和自耦變壓器

第四章三繞組變壓器和自耦變壓器4-1概述4-2三繞組變壓器4-3自耦變壓器第四章三繞組變壓器和自耦變壓器基本要求：1.了解三繞組變壓器和自耦變壓器的用途及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；2.掌握三繞組變壓器的基本電磁關(guān)系、簡(jiǎn)化等效電路及其參數(shù)的物理意義和測(cè)定方法；3.掌握自耦變壓器的基本電磁關(guān)系、方程式和等效電路，4.掌握自耦變壓器的容量關(guān)系和計(jì)算方法。4-1概述變壓器按繞組數(shù)目分為：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自耦變壓器。1.三繞組變壓器定義：每相鐵心柱上有高壓、中壓、低壓三個(gè)繞組的變壓器。用途：在電力系統(tǒng)中，當(dāng)需要把三個(gè)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)時(shí)，常采用三繞組變壓器。2.自耦變壓器定義：一次繞組和二次繞組具有公共繞組的變壓器。QZB自耦變壓器

220kV三相三繞組無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓自耦降壓變壓器用途：在高壓大容量電力系統(tǒng)中，當(dāng)需要把兩個(gè)電壓等級(jí)相近的電力網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)時(shí)，經(jīng)常采用自耦變壓器作為聯(lián)絡(luò)變壓器。4-2三繞組變壓器三繞組變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)三繞組變壓器的鐵心一般采用心式結(jié)構(gòu)。每相有高壓、中壓、低壓三個(gè)繞組，同心地套在同一鐵心柱上。通常高壓繞組放在最外層，低壓繞組或中壓繞組放在最里層。三繞組變壓器繞組布置示意圖(a)升壓變壓器(b)降壓變壓器低壓繞組高壓繞組中壓繞組中壓繞組低壓繞組高壓繞組1.工作原理1）變比三個(gè)繞組之間的變比(4-1)三繞組變壓器的磁通分為：主磁通：同時(shí)與三個(gè)繞組交鏈的磁通稱(chēng)為主磁通。自漏磁通：只交鏈一個(gè)繞組的磁通稱(chēng)為自漏磁通?；ヂ┐磐ǎ褐唤绘渻蓚€(gè)繞組的磁通稱(chēng)為互漏磁通。三繞組變壓器的磁通示意圖2）基本方程式當(dāng)外施電壓為正弦波且穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電壓方程式為：式中，R1、R2、R3為各繞組的電阻；L1、L2、L3為各繞組的自感；M12＝M21為繞組1與繞組2之間的互感；M13=M31為繞組1與繞組3之間的互感；M23=M32為繞組2與繞組3之間的互感。(4-2)(4-3)(4-4)把二次側(cè)折算到一次側(cè)，即折算到一次側(cè)的電壓方程式為：磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式為：把二次側(cè)折算到一次側(cè)，磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式可寫(xiě)為：忽略勵(lì)磁電流，有式中，式(4-2)

+式(4-3)，并將代入，整理得式(4-2)

+式(4-4)，并將代入，整理得式中，Z1、Z2、Z3分別是繞組1、2、3的等效電抗。

X1、X2、X3分別是繞組1、2、3的等效電抗，并非各繞組本身漏磁通所對(duì)應(yīng)的電抗，而是各繞組的自感漏電抗以及該繞組與另兩個(gè)繞組之間的互感漏電抗的合成。3）等效電路由折算到一次側(cè)的基本方程式：可畫(huà)出三繞組變壓器的簡(jiǎn)化等效電路：三繞組變壓器的電壓調(diào)整率為三繞組變壓器的效率為式中，pCu1、pCu2、pCu3是繞組1、2、3的銅耗；

pFe是鐵耗；P2、P3是繞組2、3輸出的有功功率。4）相量圖由基本方程式可畫(huà)出三繞組變壓器的相量圖。三繞組變壓器帶感性負(fù)載時(shí)的相量圖2.短路試驗(yàn)測(cè)參數(shù)短路試驗(yàn)1等效阻抗可通過(guò)三次短路實(shí)驗(yàn)測(cè)定。每次測(cè)出兩個(gè)繞組間的短路阻抗。短路試驗(yàn)2(a)123132(b)短路試驗(yàn)3三繞組變壓器的參數(shù)為：(c)132三繞組變壓器短路實(shí)驗(yàn)3.三繞組變壓器的額定容量及聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)1）額定容量繞組的額定容量反映繞組傳遞功率的能力。單相三繞組變壓器三相三繞組變壓器三繞組變壓器的額定容量SN：指三個(gè)繞組中容量最大的繞組容量。2）容量配合高壓繞組中壓繞組低壓繞組10010010010050100100100503）標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組三相三繞組變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組：YNyn0d11、YNyn0y0單相三繞組變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組：II0I0SFSZ9-240000/220三繞組自然循環(huán)風(fēng)冷有載調(diào)壓電力變壓器。4-3自耦變壓器1.自耦變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(a)接線(xiàn)圖特點(diǎn)：自耦變壓器的一、二次繞組之間不僅有磁的耦合，還有電的直接聯(lián)系。

(b)原理圖自耦變壓器公共繞組：一、二次繞組共用的部分繞組。(繞組ax)串聯(lián)繞組：非公共部分的繞組。(繞組Aa)2.基本方程式、等效電路、相量圖和容量關(guān)系1）基本方程式k為雙繞組變壓器的變比自耦變壓器的變比為低壓側(cè)回路電壓方程式：高壓側(cè)回路電壓方程式：磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式：又忽略勵(lì)磁電流，則有自耦變壓器的電流關(guān)系：2）簡(jiǎn)化等效電路3）相量圖自耦變壓器帶感性負(fù)載時(shí)的相量圖自耦變壓器的簡(jiǎn)化等效電路4）容量關(guān)系普通雙繞組變壓器：自耦變壓器的輸出容量自耦變壓器：自耦變壓器的視在功率由兩部分組成：電磁功率SM，是通過(guò)串聯(lián)繞組和公共繞組的電磁感應(yīng)關(guān)系由一次側(cè)傳遞到二次側(cè)的功率。傳導(dǎo)功率SC

，是由電源通過(guò)串聯(lián)繞組直接傳導(dǎo)作用到二次側(cè)的功率。公共繞組的電磁容量為串聯(lián)繞組的電磁容量為結(jié)論：自耦變壓器的傳導(dǎo)容量占額定容量的1/kA，電磁容量占額定容量的(11/kA)。式中，稱(chēng)為自耦變壓器的效益因數(shù)。3.短路試驗(yàn)、短路阻抗、短路電流和電壓調(diào)整率1）短路阻抗自耦變壓器短路阻抗ZkA的測(cè)定：在高壓側(cè)做短路試驗(yàn)求得。(a)高壓側(cè)測(cè)短路阻抗線(xiàn)路短路阻抗：(b)簡(jiǎn)化等效電路由簡(jiǎn)化等效電路可知由于ax繞組短接，電壓Uk實(shí)際上加在串聯(lián)繞組Aa上。因此由高壓側(cè)測(cè)得的ZkA等于把繞組Aa作為一次繞組、ax作為二次繞組的雙繞組變壓器的短路阻抗。(a)高壓側(cè)測(cè)短路阻抗線(xiàn)路(c)雙繞組變壓器在低壓側(cè)短路線(xiàn)路這兩個(gè)短路阻抗的阻抗基值之比為它們的標(biāo)幺值之比為自耦變壓器短路阻抗ZkA的測(cè)定：在低壓側(cè)做短路試驗(yàn)求得。(a)低壓側(cè)測(cè)短路阻抗線(xiàn)路(b)簡(jiǎn)化等效電路由簡(jiǎn)化等效電路可知即改成雙繞組變壓器進(jìn)行短路試驗(yàn)，求得的短路阻抗為(c)雙繞組變壓器在高壓側(cè)短路線(xiàn)路這兩個(gè)短路阻抗的比值為它們的阻抗基值之比為它們的標(biāo)幺值之比為2）短路電流3）電壓調(diào)整率4）效率結(jié)論：（1）自耦變壓器短路阻抗的絕對(duì)值與同電磁容量的雙繞組變壓器相等，短路阻抗的標(biāo)幺值是同電磁容量雙繞組變壓器的kxy倍。（2）和雙繞組變壓器一樣，自耦變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值從高壓側(cè)或低壓側(cè)看都是一樣的。（4）因?yàn)殡妷赫{(diào)整率近似與成正比，所以自耦變壓器負(fù)載時(shí)的電壓調(diào)整率約為同電磁容量雙繞組變壓器的kxy倍。（3）因?yàn)槎搪冯娏髋c成反比，所以自耦變壓器的短路電流大約為同電磁容量雙繞組變壓器的倍，這點(diǎn)對(duì)自耦變壓器安全運(yùn)行是不利的。4.自耦變壓器的運(yùn)行問(wèn)題