相變壓器及運行

1、第三章 三相變壓器及運行,第一節(jié) 三相變壓器的磁路,一、各相磁路彼此獨立 就是用三個單相變壓器構(gòu)成三相變壓器組,二、各相磁路彼此相關(guān)（三相鐵芯式變壓器,第二節(jié) 三相變壓器的連接組,一、三相變壓器繞組的接法 基本接法： 星形（Y）：三相末端相連 三角形（D）：相鄰相首末端相連,組合接法： Yy或YNy或Yyn：高壓側(cè)和低壓側(cè)都是星形接法，某一側(cè)的中性點可接地。 Yd或YNd；高壓側(cè)星形接法，低壓側(cè)三角形接法，高壓側(cè)的中性點可接地。 Dy或Dyn：高壓側(cè)三角形接法，低壓側(cè)星形接法，低壓側(cè)的中性點可接地。 Dd：高壓側(cè)和低壓側(cè)都是三角形接法。 注意：只有星形接法才有中性點,二、連接組別及標(biāo)準(zhǔn)連接組,

2、連接組：表示一、二次繞組電動勢相位關(guān)系的一種方法。 同極性端：某一時刻高低壓繞組上極性相同的對應(yīng)端點稱為同極性端。 注意：同極性端是客觀存在的，它與高低壓繞組的相對繞向有關(guān),首末端：繞組的兩個端點，人為地指定其中一個是首端，則另一個就是末端,Ii0：同極性端同時標(biāo)為首端,Ii6：同極性端一個標(biāo)為首端，一個標(biāo)為末端,時鐘表示法：高壓電動勢看作時鐘的長針，低壓電動勢看作時鐘的短針，把代表高壓電動勢的長針固定指向12點，代表低壓電動勢的短針?biāo)傅臅r數(shù)作為繞組的組號。 1、單相變壓器的連接組別,2、三相變壓器的連接組別,三相變壓器的連接組別用一、二次繞組的線電勢相位差來表示。 Yy連接,A,X,B,Y

3、,C,Z,a,b,c,Yy0 連接,Yy6 連接,Yd連接,三相變壓器的連接組別種類繁多，為統(tǒng)一制造，我國國標(biāo)規(guī)定只生產(chǎn)五種標(biāo)準(zhǔn)連接組：Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0 和 Yy0 ，其中前三種最為常用,第三節(jié) 三相變壓器繞組連接法及其磁路系統(tǒng)對電動勢波形的影響,由于磁路飽和，磁化電流為尖頂波，可以分解為基波和奇數(shù)次諧波，其中三次諧波分量最大，對變壓器的影響也最大。 三次諧波電流分量分別為,特點：各相電流的三次諧波分量是同相位的,由于三次諧波電流在時間上是同相位的，它們能否流通取決于三相繞組的連接方法。 一次側(cè)YN連接：三次諧波電流可以通過N線流通，不論二次側(cè)如何連接，各相磁化電流均為

4、尖頂波，鐵芯中的磁通為正弦波，二次側(cè)各相電動勢也為正弦波。 一次側(cè)Y連接：三次諧波電流不能流通，鐵芯中的磁通波形和二次側(cè)各相電動勢波形與變壓器的構(gòu)造及二次側(cè)的連接有關(guān),一、Yy連接的三相變壓器組,磁化電流：正弦波，因為三次諧波電流分量不能流通。 鐵芯磁通：平頂波（因為磁路飽和），可以分解為基波和奇次諧波，其中三次諧波的影響較大。 相電勢：尖頂波，由基波電勢和三次諧波電勢合成,一、Yy連接的三相變壓器組,思考：鐵芯磁通波形和相電勢波形都是主要由基波和三次諧波合成的，為什么鐵芯磁通波形是平頂波，而相電勢波形是尖頂波,注意：由于三相變壓器組的各相有獨立的磁路，三相諧波磁通能夠通過鐵芯流通，磁阻較小，

5、磁通較大，而且其頻率是基波的三倍，其感應(yīng)的三次電勢分量振幅可達(dá)基波的 50% 60%，不但使相電勢波形嚴(yán)重畸變，而且使相電勢輻值超過允許值。所以，三相變壓器組不能接成 Yy 運行,二、三相鐵芯式變壓器 Yy 連接,和 Yy 連接的三相變壓器組一樣，三次諧波電流分量不能流通，磁通含有三次諧波分量。只是磁通的三次諧波分量不能通過鐵芯流通，只能通過變壓器油、油箱壁合鐵軛等形成回路，其磁路磁阻較大，磁通量很小。其所感應(yīng)的諧波電勢也很小，相電勢接近于正弦波。所以，三相鐵芯式變壓器可以接成 Yy 形式,二、三相鐵芯式變壓器 Yy 連接,注意：由于三次諧波磁通經(jīng)過油箱壁等鋼件時，會在其中感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生渦流

6、，引起油箱壁局部過熱，降低變壓器的效率。國標(biāo)規(guī)定，Yy 連接的三相鐵芯式變壓器，其容量不能超過1800kVA,三、Yd 連接的三相變壓器,二次側(cè)的三次諧波電動勢形成環(huán)流，該環(huán)流產(chǎn)生磁通與原有的三次諧波磁通相抵消，鐵芯磁通波形接近于正弦波，相電勢也接近于正弦波。 也可以理解為產(chǎn)生正弦磁通所需要的尖頂波由一次側(cè)和二次側(cè)共同提供，一次側(cè)提供基波分量，二次側(cè)提供三次諧波分量。 由于Yd 連接的三相變壓器，其相電勢波形為正弦波，所以大容量的變壓器可以接成Yd 連接,四、附加三角形連接繞組的 Yy 變壓器,大容量的變壓器如需要接成Yy形式，必須在鐵芯柱上另外安裝一套三角形連接的繞組，該繞組可以為變壓器提供

7、勵磁所需的三次諧波電流分量。根據(jù)需要，還可以把該繞組的端點引出，成為三繞組變壓器,第四節(jié) 變壓器的并聯(lián)運行,一、理想并聯(lián)運行的條件 1、空載時各變壓器的二次電壓必須相等且同相位，這樣，并聯(lián)變壓器內(nèi)部才不會產(chǎn)生環(huán)流。 各變壓器都應(yīng)有相同的線電壓變比。（可以保證二次線電壓大小相等） 各變壓器必須有相同的電壓等級，且屬于相同的連接組。（可以保證二次電壓同相位,從簡化等效電路可以看出，當(dāng)一、二電壓相同時,各變壓器同時滿載時,各項同時除以額定電壓得,即各變壓器都應(yīng)有相同的短路電壓標(biāo)幺值,2、負(fù)載時各變壓器分擔(dān)的它們的電流與容量成比例，這樣，各變壓器可同時滿載，容量可充分利用,3、各變壓器的負(fù)載電流都同相

8、位。這樣，總的負(fù)載電流最小，損耗也最小。 由于一、二電壓相同，要求阻抗壓降的有功分量和無功分量分別相等，若要求各變壓器的負(fù)載電流都同相位，則各變壓器的短路電阻和短路電抗的比值應(yīng)相等。也就是短路電壓的有功分量和無功分量應(yīng)分別相等,二、并聯(lián)運行時負(fù)載分配的實用計算公式,各變壓器的負(fù)載電流為,總的負(fù)載電流為,二、并聯(lián)運行時負(fù)載分配的實用計算公式,各變壓器的負(fù)載電流分配關(guān)系為,二、并聯(lián)運行時負(fù)載分配的實用計算公式,各變壓器的輸出功率分配關(guān)系為,二、并聯(lián)運行時負(fù)載分配的實用計算公式,假設(shè)各變壓器的電流都同相位，可采用阻抗的模進(jìn)行計算，將下式代入功率表達(dá)式可得功率分配公式如右式所示,二、并聯(lián)運行時負(fù)載分配

9、的實用計算公式,變壓器的負(fù)載分配與各變壓器的容量成正比，與短路電壓成反比。 各變壓器的短路電壓都相同時，變壓器的負(fù)載分配與額定容量成正比。此時可以使所有的變壓器同時達(dá)到滿載，總的容量將得到充分利用,各變壓器的輸出容量之間的關(guān)系也可表示為,二、并聯(lián)運行時負(fù)載分配的實用計算公式,事實上，要使變壓器的短路電壓都相同是很難的，通常容量小的變壓器短路電壓也較小，將先達(dá)到滿載，為了不使其過載，大容量的變壓器只能運行在輕載狀態(tài)，造成容量浪費。為了使并聯(lián)運行的變壓器容量得到充分利用，應(yīng)使各變壓器的容量盡量接近，最大容量與最小容量之比不要超過3：1,一、三繞組變壓器 用途：用于連接三個不同電壓等級的電網(wǎng)。 結(jié)構(gòu)

10、特點：每個鐵芯柱上有三個不同電壓等級的繞組，由外到內(nèi)的排列順序為，升壓：高低中；降壓：高中低,第五節(jié) 電力系統(tǒng)中的特種變壓器,二、自耦變壓器 結(jié)構(gòu)特點：低壓繞組和高壓繞組共用部分繞組。 優(yōu)缺點： 節(jié)省材料 效率高 電壓變化率小、短路電流大 需要可靠的保護(hù)措施 用途：交流可調(diào)電源，交流電動機降壓起動,第五節(jié) 電力系統(tǒng)中的特種變壓器,三、互感器 分類： 電壓互感器 電流互感器 主要功能： 擴大儀表量程 強電與弱電隔離 為繼電保護(hù)提供控制信號 主要性能指標(biāo)：測量精度,第五節(jié) 電力系統(tǒng)中的特種變壓器,結(jié)構(gòu)特點： 電壓互感器：一次側(cè)匝數(shù)多，二次側(cè)匝數(shù)少。一次側(cè)并在被測回路中，二次側(cè)接儀表的高阻抗電壓線圈?？煽闯晒ぷ髟陂_路狀態(tài)。 電流互感器：一次側(cè)匝數(shù)少，二次側(cè)匝數(shù)多。一次側(cè)串在被測回路中，二次側(cè)接儀表的低阻抗電流線圈?？煽闯晒ぷ髟诙搪窢顟B(tài),第五節(jié) 電力系統(tǒng)中的特種變壓器,測量原理： 電壓互感器：空載時略去勵磁電流和漏阻抗壓降，則有,第五節(jié) 電力系統(tǒng)中的特種變壓器,電流互感器：略去勵磁電流，根據(jù)磁動勢平衡原理，則有,注意事項： 互感器鐵芯和二次