第 7 章 三相變壓器

1、第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 目前的電力系統(tǒng)，輸配電都是采用三相制，三目前的電力系統(tǒng)，輸配電都是采用三相制，三相變壓器應(yīng)用最廣泛。相變壓器應(yīng)用最廣泛。 三相變壓器在對(duì)稱負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，各相的三相變壓器在對(duì)稱負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，各相的電流電流( (電壓電壓) )大小相等，相位相差大小相等，相位相差120 120 度，對(duì)任度，對(duì)任何一相來(lái)說(shuō)，上一章所得出的基本理論都適用。何一相來(lái)說(shuō)，上一章所得出的基本理論都適用。 本章要講三相變壓器本身的問(wèn)題，即講述本章要講三相變壓器本身的問(wèn)題，即講述三相變壓器的磁路結(jié)構(gòu)、聯(lián)結(jié)組和磁通波形等。三相變壓器的磁路結(jié)構(gòu)、聯(lián)結(jié)組和磁通波形等。 第第 7 7 章章 三相

2、變壓器三相變壓器 7-1三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng) (Magnetic Circuit)1.1.三相變壓器組：由三個(gè)單三相變壓器組：由三個(gè)單相變壓器的鐵心組成。相變壓器的鐵心組成。特點(diǎn)：三相磁路彼此無(wú)關(guān)特點(diǎn)：三相磁路彼此無(wú)關(guān) 2. 2.三鐵心柱變壓器三鐵心柱變壓器特點(diǎn)：磁路相互關(guān)聯(lián)，一特點(diǎn)：磁路相互關(guān)聯(lián)，一相磁路以另外兩相磁路作相磁路以另外兩相磁路作為閉合磁路。為閉合磁路。第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 變壓器的磁通中除基波磁通外，還含有諧波磁通，變壓器的磁通中除基波磁通外，還含有諧波磁通，其中三的倍數(shù)次諧波在三鐵心柱和三相變壓器組中其中三的倍數(shù)次諧波在三鐵心柱和三相變

3、壓器組中走過(guò)的路徑不同。走過(guò)的路徑不同。以三相變壓器組為例，由于外以三相變壓器組為例，由于外加三相電壓對(duì)稱，三相磁通也加三相電壓對(duì)稱，三相磁通也應(yīng)對(duì)稱，所以流過(guò)中間鐵心柱應(yīng)對(duì)稱，所以流過(guò)中間鐵心柱的磁通總和為零。即：的磁通總和為零。即：0ABC AiBiCiABC33cos3At 0333cos3(120 )cos3Btt 0333cos3(240 )cos3Ctt 第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 三相變壓器的磁路結(jié)構(gòu)三相變壓器的磁路結(jié)構(gòu) 一、組式磁路變壓器二、芯式磁路變壓器特點(diǎn)是：三相磁特點(diǎn)是：三相磁路彼此無(wú)關(guān)聯(lián)。路彼此無(wú)關(guān)聯(lián)。特點(diǎn)是：三相磁路特點(diǎn)是：三相磁路彼此有關(guān)聯(lián)。彼此有關(guān)聯(lián)

4、。1W2Ww1V2Vv1U2Uu1U2U1u2u1V2V1v2v1W2W1w2wuvw第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 芯式這種鐵心結(jié)構(gòu)，兩邊兩相磁路的磁阻比中間一相磁阻大芯式這種鐵心結(jié)構(gòu)，兩邊兩相磁路的磁阻比中間一相磁阻大一些。當(dāng)外加三相電壓對(duì)稱時(shí)，各相磁通相等，但三相空載一些。當(dāng)外加三相電壓對(duì)稱時(shí)，各相磁通相等，但三相空載電流不等，中間那相空載電流小一些。在小容量變壓器中表電流不等，中間那相空載電流小一些。在小容量變壓器中表現(xiàn)較明顯現(xiàn)較明顯, ,一般一般I I0A0A=I=I0C0C= (1.2-1.5) I= (1.2-1.5) I0B0B 在大型變壓器中，其在大型變壓器中，其不

5、平衡度較小。不平衡度較小。 在計(jì)算空載電流時(shí)，可取三者算術(shù)平均值。因?yàn)榭蛰d電流較在計(jì)算空載電流時(shí)，可取三者算術(shù)平均值。因?yàn)榭蛰d電流較小，對(duì)變壓器負(fù)載影響不大，與三相變壓器組比較起來(lái)，還小，對(duì)變壓器負(fù)載影響不大，與三相變壓器組比較起來(lái)，還是非常經(jīng)濟(jì)的。是非常經(jīng)濟(jì)的。 比較比較 組式變壓器三相鐵心相互獨(dú)立，三相磁路沒(méi)有關(guān)聯(lián)組式變壓器三相鐵心相互獨(dú)立，三相磁路沒(méi)有關(guān)聯(lián), ,三相磁路三相磁路對(duì)稱對(duì)稱, ,三相電流平衡三相電流平衡, ,便于拆開(kāi)運(yùn)輸便于拆開(kāi)運(yùn)輸, ,并可以減少備用容量。并可以減少備用容量。 芯式變壓器鐵心互不獨(dú)立，三相磁路互相關(guān)聯(lián)；中間相的磁芯式變壓器鐵心互不獨(dú)立，三相磁路互相關(guān)聯(lián)；中間

6、相的磁路短，磁阻小，勵(lì)磁電流不平衡，但對(duì)實(shí)際運(yùn)行的變壓器，路短，磁阻小，勵(lì)磁電流不平衡，但對(duì)實(shí)際運(yùn)行的變壓器，其影響極小。其影響極小。 在相同的在相同的S SN N下，芯式變壓器經(jīng)濟(jì)，省材料，體積小、重量輕。下，芯式變壓器經(jīng)濟(jì)，省材料，體積小、重量輕。第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 電路系統(tǒng)電路系統(tǒng)變壓器的端頭標(biāo)號(hào)繞組繞組名稱名稱單相變壓器三相變壓器中性點(diǎn)首端首端末端末端首端首端末端末端高壓高壓繞組繞組AXA、B、CX、Y、ZN低壓低壓繞組繞組axa、b、cx、y、zn中壓中壓繞組繞組AmXmAm、Bm、CmXm、Ym、ZmNm第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 繞組的標(biāo)志方式

7、繞組的標(biāo)志方式一、單相變壓器的極性在本教材中，是利用電勢(shì)在本教材中，是利用電勢(shì) 來(lái)比較相位來(lái)比較相位E同名端：即同極性端，在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)同名端：即同極性端，在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)的瞬時(shí)實(shí)際方向相同，同極性端與勢(shì)的瞬時(shí)實(shí)際方向相同，同極性端與 繞組繞向有關(guān)，用繞組繞向有關(guān)，用“ ”“ ”表示。表示。AEAEaEaE4312m4312m第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 1. 1. 單相變壓器繞組標(biāo)志（單相變壓器繞組標(biāo)志（I I，I I） 把高壓繞組電動(dòng)勢(shì)相量看作為時(shí)鐘的分 針，指向數(shù)字12，把低壓繞組電動(dòng)勢(shì)相 量看作為時(shí)針，指向的數(shù)字即為鐘點(diǎn)數(shù)。高壓繞組：首端標(biāo)記為A，尾端標(biāo)記 為

8、X低壓繞組：首端標(biāo)記為a， 尾端標(biāo)記 為x 采用時(shí)鐘法后，不必考慮繞組繞向，只要看變壓器連接組標(biāo)號(hào)即可知高低壓繞組電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系。 時(shí)鐘法時(shí)鐘法第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 連接組標(biāo)號(hào)連接組標(biāo)號(hào), 0I I2 2 單相變壓器連接組標(biāo)號(hào)單相變壓器連接組標(biāo)號(hào)mAXaxAEaEAEaE, 0I I第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 連接組標(biāo)號(hào)連接組標(biāo)號(hào), 6I I2 2 單相變壓器連接組標(biāo)號(hào)單相變壓器連接組標(biāo)號(hào)mAXaxAEaEAEaE, 6I I第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 (3)用時(shí)鐘表示法 規(guī)定 矢量始終指向12點(diǎn)位置。 若 也在0位置則同相位，表示為I I0

9、若 也在6位置則反相位，表示為I I6AEaEaE2.2.單相變壓器的聯(lián)結(jié)組別單相變壓器的聯(lián)結(jié)組別(1)當(dāng)A, a為同名端 （簡(jiǎn)化 ）與 （簡(jiǎn)化 ）為同相位。AXEAEaxEaE(2)當(dāng)A, a為異名端 與 為反相位。AEaE第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 一、單相變壓器的極性*1U2U1u2u*1U2U1u2u1U2U1u2u)I , I(I/I012連接組別為)I,I(I/I66 連連接接組組別別為為一、二次繞組的同極性端一、二次繞組的同極性端同標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組同標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)同相位。的電動(dòng)勢(shì)同相位。*1u2u1U2U1u2u*1U2U*1U2U1u2u一、二次

10、繞組的同極性端一、二次繞組的同極性端異標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組異標(biāo)志時(shí)，一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)反相位。的電動(dòng)勢(shì)反相位。7-2 三相變壓器的聯(lián)結(jié)組第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 二、三相變壓器的連接組別連接組別連接組別：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動(dòng)勢(shì)（或：反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動(dòng)勢(shì)（或線電壓）的相位關(guān)系。線電壓）的相位關(guān)系。三相變壓器的三相變壓器的連接組別連接組別不僅與繞組的繞向和首末端標(biāo)志有不僅與繞組的繞向和首末端標(biāo)志有關(guān)，而且還與三相繞組的連接方式有關(guān)。關(guān)，而且還與三相繞組的連接方式有關(guān)。理論和實(shí)踐證明，無(wú)論采用怎樣的連接方式，一、二次側(cè)線電理論和實(shí)踐證明，無(wú)論采

11、用怎樣的連接方式，一、二次側(cè)線電動(dòng)勢(shì)（可電壓）的相位差總是動(dòng)勢(shì)（可電壓）的相位差總是30300 0的整數(shù)倍。因此可以采用時(shí)鐘的整數(shù)倍。因此可以采用時(shí)鐘表示法表示法 作為時(shí)鐘的分針，指向作為時(shí)鐘的分針，指向1212點(diǎn)，點(diǎn)， 作為時(shí)鐘的時(shí)作為時(shí)鐘的時(shí)針，其指向的數(shù)字就是三相變壓器的組別號(hào)。組別號(hào)的數(shù)字乘針，其指向的數(shù)字就是三相變壓器的組別號(hào)。組別號(hào)的數(shù)字乘以以30300 0，就是二次繞組的線電動(dòng)勢(shì)滯后于一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)的相位角。，就是二次繞組的線電動(dòng)勢(shì)滯后于一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)的相位角。UVEuvE第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 從三個(gè)相繞組首端A、B、C通入電流，產(chǎn)生的各相磁通的方向指向同一個(gè)磁路

12、節(jié)點(diǎn)，此時(shí)A、B、C三端點(diǎn)就是同極性端。三相繞組加三相對(duì)稱電壓時(shí)，其磁通總和必為零，即0ABC 對(duì)于三鐵心柱三相變壓器，不僅每相的原、副邊繞組間存在極性端問(wèn)題，而且三相繞組間存在相間極性問(wèn)題。高壓繞組:首端 A、B、 C，尾端 X、Y、 Z，中線 N 低壓繞組:首端 a、b、c，尾端 x、y、z，中線 n 三相變壓器繞組標(biāo)志三相變壓器繞組標(biāo)志xaAXBYbyCZczABC第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 三相繞組的標(biāo)志方法：三相繞組的標(biāo)志方法：xaAXBYbyCZcz1 1）三相變壓器原副邊繞組同名端標(biāo)為首端）三相變壓器原副邊繞組同名端標(biāo)為首端2 2）三相變壓器原副邊繞組異名端標(biāo)為首端

13、）三相變壓器原副邊繞組異名端標(biāo)為首端xaAXBYbyCZcz3 3）同一鐵心柱上的原副繞組標(biāo)以不同相的標(biāo)號(hào)，）同一鐵心柱上的原副繞組標(biāo)以不同相的標(biāo)號(hào)，但原副邊的相序必須一致但原副邊的相序必須一致xaAXBYbyCZcz第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 (1)(1)時(shí)鐘表示法時(shí)鐘表示法 將一次側(cè)的某線電將一次側(cè)的某線電勢(shì)固定在勢(shì)固定在0 0點(diǎn)，二次點(diǎn)，二次側(cè)對(duì)應(yīng)相的線電勢(shì)側(cè)對(duì)應(yīng)相的線電勢(shì)所指的位置所指的位置( (小時(shí)數(shù)小時(shí)數(shù)) )可以用來(lái)表示二者可以用來(lái)表示二者之間的相位差，即之間的相位差，即可以用來(lái)表征聯(lián)結(jié)可以用來(lái)表征聯(lián)結(jié)組。組。 第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 連接組別可以

14、用相量圖來(lái)判斷：連接組別可以用相量圖來(lái)判斷：若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到以得到Y(jié),y4Y,y4、Y,y8Y,y8連接組別。連接組別。1 1、Y Y，y y連接連接UVEuvE 同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)同相位，線電動(dòng)勢(shì)相電動(dòng)勢(shì)同相位，線電動(dòng)勢(shì) 和和 也同相位，連接組別為也同相位，連接組別為Y Y，y0y0。同理，若異名端在對(duì)應(yīng)端，可同理，若異名端在對(duì)應(yīng)端，可得到得到Y(jié) Y，y6y6、Y,y10Y,y10和和Y,y2Y,y2連接連接組別。組別。第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 若高

15、壓繞組三相標(biāo)志不變，低若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到以得到Y(jié),d3Y,d3、Y,d7Y,d7連接組別。連接組別。2 2、Y Y，d d連接連接-11-11UVEuvE 同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的相同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)同相位，線電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)同相位，線電動(dòng)勢(shì) 和和 相差相差3303300 0，連接組別，連接組別為為Y Y，d11d11。同理，若異名端在對(duì)應(yīng)端，可同理，若異名端在對(duì)應(yīng)端，可得到得到Y(jié) Y，d5d5、Y,d9Y,d9和和Y,d1Y,d1連接連接組別。組別。第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 ABCXYZ1 1、星形接法、

16、星形接法 Y(YY(Y或或y)y)相、線電動(dòng)勢(shì)關(guān)系：相、線電動(dòng)勢(shì)關(guān)系：ABABBCBCCACAEEEEEEEEE相電動(dòng)勢(shì)：相電動(dòng)勢(shì)：AEBECE、線電動(dòng)勢(shì)：線電動(dòng)勢(shì)：ABEBCECAE、三相繞組接法三相繞組接法ABCAEBECEXYZABEBCECAE第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 ZACYXBCECZAXAEBYBEAAEX BBEYCZCEABABCBCACEEEEEEABBBCCCAAEEEEEE 三角形接法三角形接法 (D(D或或 d)d)ZACYXBAEABE第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 若高壓繞組三相標(biāo)志不變，若高壓繞組三相標(biāo)志不變，低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，

17、低壓繞組三相標(biāo)志依次后移，可以得到可以得到Y(jié),d5Y,d5、Y,d9Y,d9連接組連接組別。別。3 3、Y Y，d d連接連接-1-1UVEuvE同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的同名端在對(duì)應(yīng)端，對(duì)應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)同相位，線電動(dòng)相電動(dòng)勢(shì)同相位，線電動(dòng)勢(shì)勢(shì) 和和 相差相差30300 0，連接，連接組別為組別為Y Y，d1d1。同理，若異名端在對(duì)應(yīng)端，同理，若異名端在對(duì)應(yīng)端，可得到可得到Y(jié) Y，d7d7、Y,d11Y,d11和和Y,d3Y,d3連接組別。連接組別。第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 第第 7 7 章章 三相變

18、壓器三相變壓器 （1）鐘表法）鐘表法步驟：步驟： 根據(jù)接線圖畫(huà)出一次側(cè)相量圖，并找出線電勢(shì)根據(jù)接線圖畫(huà)出一次側(cè)相量圖，并找出線電勢(shì)E EABAB的相位。的相位。 注：注：I.I.無(wú)論是無(wú)論是Y Y形或形或形連接，形連接，E EABAB均為由均為由A A指向指向B B的相量，一的相量，一般為方便起見(jiàn)，般為方便起見(jiàn)，A A指向指向B B的方向?yàn)榇怪毕蛏?。的方向?yàn)榇怪毕蛏稀?II. II. 強(qiáng)迫強(qiáng)迫A A、a a同電位。同電位。 III.III.原、副方的相序要正確，即順鐘向讀原、副方的相序要正確，即順鐘向讀a.b.c.a.b.c.或或A.B.CA.B.C（也含（也含x.y.zx.y.z等）。等）。

19、 IV. IV. 凡凡形聯(lián)結(jié)時(shí)，必須標(biāo)出首末端和相電壓的方向（即末形聯(lián)結(jié)時(shí)，必須標(biāo)出首末端和相電壓的方向（即末端指向首端）端指向首端）-屬正方向問(wèn)題。屬正方向問(wèn)題。 V.V. 畫(huà)完相量圖時(shí)，應(yīng)該有三組兩兩平行的相量，只需看畫(huà)完相量圖時(shí)，應(yīng)該有三組兩兩平行的相量，只需看a a指指向向b b 的射線方向就是幾點(diǎn)鐘即聯(lián)結(jié)組組號(hào)了！的射線方向就是幾點(diǎn)鐘即聯(lián)結(jié)組組號(hào)了！ VI. VI. 原、副方連接相同時(shí)的組號(hào)是偶數(shù)，否則是奇數(shù)。原、副方連接相同時(shí)的組號(hào)是偶數(shù)，否則是奇數(shù)。 對(duì)照兩側(cè)的繞組繞向和標(biāo)號(hào)，根據(jù)接線圖畫(huà)出二次側(cè)的相量對(duì)照兩側(cè)的繞組繞向和標(biāo)號(hào)，根據(jù)接線圖畫(huà)出二次側(cè)的相量圖。圖。 二次側(cè)的相電勢(shì)與

20、一次側(cè)同一鐵心柱上的繞組的相電勢(shì)同相二次側(cè)的相電勢(shì)與一次側(cè)同一鐵心柱上的繞組的相電勢(shì)同相或者反相。或者反相。第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 （2 2）重心重合法）重心重合法 分別做出一、二次側(cè)的相量圖；三角形聯(lián)結(jié)時(shí)要分別做出一、二次側(cè)的相量圖；三角形聯(lián)結(jié)時(shí)要注意繞組的首位端，并畫(huà)成三角形相量圖。注意繞組的首位端，并畫(huà)成三角形相量圖。 將一、二次側(cè)相量圖重心將一、二次側(cè)相量圖重心O O和和Q Q重合，比較重合，比較OAOA和和QaQa的相對(duì)方位，即可確定聯(lián)結(jié)組別。的相對(duì)方位，即可確定聯(lián)結(jié)組別。第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 總之，對(duì)于總之，對(duì)于Y Y，y y（或（或D D，d

21、 d）連接，可以得到）連接，可以得到0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、1010等六個(gè)偶數(shù)組別；而等六個(gè)偶數(shù)組別；而Y Y，d d（或（或D D，y y）連接，可以得到）連接，可以得到1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、1111等六個(gè)奇數(shù)組別。等六個(gè)奇數(shù)組別。 變壓器的連接組別很多，為了便于制造和并聯(lián)運(yùn)行，國(guó)變壓器的連接組別很多，為了便于制造和并聯(lián)運(yùn)行，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Y Y，yn0yn0、Y Y，d11d11、YNYN，d11d11、Y,z11,D,z0連接連接組為三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組別。組為三相雙繞組電力變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組別。 其中前三種最為常用：其中前三種最

22、為常用：Y,yn0Y,yn0 連接的二次繞組可以引出中連接的二次繞組可以引出中線，成為三相四線制，用作配電變壓器時(shí)可兼供動(dòng)力和照明負(fù)線，成為三相四線制，用作配電變壓器時(shí)可兼供動(dòng)力和照明負(fù)載。載。Y,d11Y,d11連接用于低壓側(cè)電壓超過(guò)連接用于低壓側(cè)電壓超過(guò)400V400V的線路中。的線路中。YN,d11YN,d11連連接主要用于高壓輸電線路中，使電力系統(tǒng)的高壓側(cè)可以接地。接主要用于高壓輸電線路中，使電力系統(tǒng)的高壓側(cè)可以接地。有有z z形形的聯(lián)結(jié)適用于防雷性能較高的變壓器的聯(lián)結(jié)適用于防雷性能較高的變壓器 第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 7-3 變壓器勵(lì)磁電流、磁通和電勢(shì)波形 1 1、

23、勵(lì)磁電流和磁通波形關(guān)系、勵(lì)磁電流和磁通波形關(guān)系 變壓器中的電勢(shì)變壓器中的電勢(shì)e ep p由磁通變化由磁通變化(d/dt)(d/dt)引起，當(dāng)引起，當(dāng) 為正弦時(shí)，為正弦時(shí)，e ep p為相位上滯后為相位上滯后9090度的正弦函數(shù)；度的正弦函數(shù)；若若非正弦時(shí)，非正弦時(shí)，e ep p將發(fā)生畸變，這是應(yīng)當(dāng)避免的。將發(fā)生畸變，這是應(yīng)當(dāng)避免的。下面討論如何獲得正弦下面討論如何獲得正弦。 勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流i im m產(chǎn)生磁勢(shì)產(chǎn)生磁勢(shì)F Fm m，F(xiàn) Fm m在鐵心中產(chǎn)生磁通在鐵心中產(chǎn)生磁通。的波形由的波形由i im m的波形決定。的波形決定。 當(dāng)磁路不飽和時(shí)，當(dāng)磁路不飽和時(shí)，和和i im m是直線關(guān)系。即正

24、弦的是直線關(guān)系。即正弦的由正弦由正弦i im m產(chǎn)生。產(chǎn)生。 第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 l當(dāng)磁路飽和時(shí)，當(dāng)磁路飽和時(shí)，和和i im m是不再是直線關(guān)系。正是不再是直線關(guān)系。正弦的弦的i im m無(wú)法產(chǎn)生正弦的無(wú)法產(chǎn)生正弦的，只能產(chǎn)生平頂波的只能產(chǎn)生平頂波的。 l正弦的正弦的必須由尖頂?shù)谋仨氂杉忭數(shù)膇mim產(chǎn)生。產(chǎn)生。 l尖頂?shù)募忭數(shù)膇mim中除了基波分中除了基波分量量i i0101外，還有較大的外，還有較大的3 3次次諧波分量諧波分量i i0303等等 第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 結(jié)論：結(jié)論： 不飽和時(shí)，正弦的不飽和時(shí)，正

25、弦的由正弦由正弦imim產(chǎn)生。飽和產(chǎn)生。飽和時(shí)，正弦的時(shí)，正弦的必須由尖頂?shù)谋仨氂杉忭數(shù)膇mim產(chǎn)生。如果產(chǎn)生。如果imim仍為正弦，則產(chǎn)生仍為正弦，則產(chǎn)生的是平頂波。的是平頂波。 平頂平頂?shù)闹泻休^大的的中含有較大的3 3次諧波磁通，如果次諧波磁通，如果不加以抑制，將產(chǎn)生含有不加以抑制，將產(chǎn)生含有3 3磁諧波的感應(yīng)電磁諧波的感應(yīng)電勢(shì)。勢(shì)。 第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 磁路系統(tǒng)和繞組連接方式對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響磁路系統(tǒng)和繞組連接方式對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響 i i0 0中有無(wú)中有無(wú)i i0303 , ,看電路連接中有無(wú)看電路連接中有無(wú)i i0303通路，通路，Y Y連接中，無(wú)連接中，無(wú)i

26、 i0303通通路路,i,i0 0為正弦波為正弦波;YN;YN或或D D連接連接,i,i0303可以在繞組中流過(guò)，可以在繞組中流過(guò)，i i0 0為尖頂波。為尖頂波。 單相變壓器，當(dāng)磁路飽和時(shí)，單相變壓器，當(dāng)磁路飽和時(shí)，u u1 1為正弦波，為正弦波，和和e e1 1也是正弦也是正弦波，而波，而i i0 0為尖頂波為尖頂波分解為基波分解為基波i i0101和三次諧波和三次諧波i i0303（忽略其它（忽略其它高效次諧波）（都有自己的回路）。高效次諧波）（都有自己的回路）。 對(duì)三相變壓器，由于繞組的連接方式不同，對(duì)三相變壓器，由于繞組的連接方式不同，i i0 0 中可能中可能i i0303 ，使使

27、和和e e1 1為非正弦波為非正弦波同樣可分解為基波和三次諧波（忽略其同樣可分解為基波和三次諧波（忽略其它高效次諧波）它高效次諧波） 。 中有無(wú)中有無(wú)3 3 ，看磁路結(jié)構(gòu)，三相組式變壓器，看磁路結(jié)構(gòu)，三相組式變壓器， 3 3可以可以在鐵心中流過(guò)，在鐵心中流過(guò)， 為平頂波；三相心式變壓器，為平頂波；三相心式變壓器， 3 3不能在鐵不能在鐵心中流過(guò)，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，心中流過(guò)，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， 3 3很小，很小， 基本為正弦波?；緸檎也?。第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 三三相相勵(lì)勵(lì)磁磁電電流流t0( )i t返回第第 7 7 章章

28、 三相變壓器三相變壓器 磁磁通通與與電電勢(shì)勢(shì)的的相相位位關(guān)關(guān)系系t0e返回第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 一、Y，y連接的三相變壓器一次側(cè)一次側(cè)Y Y接線，接線，i i0303=0=0，i i0 0為正弦波，磁通為正弦波，磁通應(yīng)為平頂波。應(yīng)為平頂波。（2 2）對(duì)）對(duì)三相心式變壓器三相心式變壓器，3 3不能在鐵心中流過(guò)，只能借助油不能在鐵心中流過(guò)，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大， 3 3很小，很小， 基本為正基本為正弦波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)弦波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e e 也基本為正弦波也基本為正弦波 。但通過(guò)油箱壁時(shí)將產(chǎn)。但通過(guò)油箱壁時(shí)將產(chǎn)生渦流損耗，造

29、成局部過(guò)熱，降低變壓器的效率，因此，容量生渦流損耗，造成局部過(guò)熱，降低變壓器的效率，因此，容量大于大于1800kVA1800kVA時(shí)，不宜采用心式時(shí)，不宜采用心式Y(jié) Y，y y連接。連接。（1 1）對(duì)）對(duì)三相組式變壓器三相組式變壓器，3 3可以在鐵心中存在，所以可以在鐵心中存在，所以為平為平頂波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頂波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e e 為尖頂波，其中的三次諧波幅值可達(dá)基波為尖頂波，其中的三次諧波幅值可達(dá)基波幅值的幅值的45%60%45%60%，使相電動(dòng)勢(shì)的最大值升高很多，可能擊穿繞組，使相電動(dòng)勢(shì)的最大值升高很多，可能擊穿繞組絕緣，因此，三相組式變壓器不采用絕緣，因此，三相組式變壓器不采用Y Y，y

30、y連接。線電勢(shì)波形正連接。線電勢(shì)波形正弦波弦波第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 三相芯式變壓器：三相三相芯式變壓器：三相磁路關(guān)聯(lián)，由于三相的磁路關(guān)聯(lián)，由于三相的3 3次諧波磁通同相位，在主次諧波磁通同相位，在主磁路上將相互抵銷(xiāo)；只有磁路上將相互抵銷(xiāo)；只有漏磁路上較小的漏磁路上較小的3 3次諧波次諧波磁通留了下來(lái)，也就是說(shuō)，磁通留了下來(lái)，也就是說(shuō)，這種磁路結(jié)構(gòu)對(duì)這種磁路結(jié)構(gòu)對(duì)3 3次諧波次諧波磁通有較好的抑制作用，磁通有較好的抑制作用，所以磁通近似為正弦波。所以磁通近似為正弦波。可見(jiàn)中小型三相心式可見(jiàn)中小型三相心式Y(jié),yY,y變壓器是可以用的。變壓器是可以用的。三次諧波磁通路徑第第 7

31、7 章章 三相變壓器三相變壓器 二、YN，y連接的三相變壓器 一次側(cè)一次側(cè)YNYN接線，接線，i i0303可以流過(guò)，可以流過(guò)，i i0 0為尖頂波，磁通為尖頂波，磁通應(yīng)為應(yīng)為正弦波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正弦波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e e 也為正弦波也為正弦波 。 一次繞組一次繞組Y Y連接，連接， i i0303=0=0， i i0 0為正弦波，為正弦波，應(yīng)為平頂波，其應(yīng)為平頂波，其中的中的3 3在二次繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在二次繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e e2323，并在，并在D D內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)產(chǎn)生i i2323。i i2323建立建立的磁通的磁通2323大大削弱大大削弱3 3的作用，因此合成磁通和電動(dòng)勢(shì)均接近的作用，因此合

32、成磁通和電動(dòng)勢(shì)均接近正弦波。正弦波。三、D，y連接的三相變壓器 一次側(cè)一次側(cè)D D接線，接線，i i0303可以流過(guò)，可以流過(guò)，i i0 0為尖頂波，磁通為尖頂波，磁通應(yīng)為正應(yīng)為正弦波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)弦波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e e 也為正弦波也為正弦波 。四、Y，d連接的三相變壓器第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 三繞組：超高壓、大容量電力變壓器，常加三繞組：超高壓、大容量電力變壓器，常加一個(gè)三角形的第三繞組提供一個(gè)三角形的第三繞組提供3 3次諧波勵(lì)磁電流次諧波勵(lì)磁電流的通路。以改善電勢(shì)波形。的通路。以改善電勢(shì)波形。 第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 五、Y，yn連接的三相變壓器 二次側(cè)

33、二次側(cè) yn yn 接線，負(fù)載時(shí)可以為三次諧波提供通路，使接線，負(fù)載時(shí)可以為三次諧波提供通路，使相電動(dòng)勢(shì)波形得到改善。但是由于負(fù)載的影響，產(chǎn)生相電動(dòng)勢(shì)波形得到改善。但是由于負(fù)載的影響，產(chǎn)生i i2323不能不能很大，所以相電動(dòng)勢(shì)波形不能得到很好改善，這種情況基本很大，所以相電動(dòng)勢(shì)波形不能得到很好改善，這種情況基本與與Y Y，y y連接一樣，只適用于容量較小的三相心式變壓器，而連接一樣，只適用于容量較小的三相心式變壓器，而組式變壓器仍然不采用。組式變壓器仍然不采用。結(jié)論：結(jié)論：（1 1）變壓器一次側(cè)是）變壓器一次側(cè)是YNYN連接時(shí)，電動(dòng)勢(shì)波為正弦。連接時(shí)，電動(dòng)勢(shì)波為正弦。（2 2）變壓器有一側(cè)是

34、變壓器有一側(cè)是D D連接時(shí)，電動(dòng)勢(shì)波為正弦連接時(shí)，電動(dòng)勢(shì)波為正弦。（3 3）無(wú)論相電動(dòng)勢(shì)是否為正弦波，但線電動(dòng)勢(shì)一定是正弦波。無(wú)論相電動(dòng)勢(shì)是否為正弦波，但線電動(dòng)勢(shì)一定是正弦波。（4 4）若一定需要）若一定需要Y Y，y y連接，則可以增加第三繞組，采用連接，則可以增加第三繞組，采用D D接線接線第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流三次諧波三次諧波主磁通主磁通三次諧波三次諧波相電動(dòng)勢(shì)相電動(dòng)勢(shì)應(yīng)用應(yīng)用Y, yY, y心式心式無(wú)無(wú)弱弱( (走漏磁路走漏磁路) )正弦正弦1800KVA1800KVA以上不用以上不用Y, yY, y組式組式無(wú)無(wú) 強(qiáng)強(qiáng)( (走主磁路走主磁路) )尖頂

35、尖頂不用不用Y N, yY N, y有有( (經(jīng)中線經(jīng)中線) )無(wú)無(wú)正弦正弦可用可用Y, y nY, y n有有( (經(jīng)中線經(jīng)中線) )無(wú)無(wú)正弦正弦可用可用Y, d (D, y)Y, d (D, y) 有有(中有中有) )可略去可略去接近正弦接近正弦可用可用不同磁路、聯(lián)結(jié)組別對(duì)相電動(dòng)勢(shì)波形影響不同磁路、聯(lián)結(jié)組別對(duì)相電動(dòng)勢(shì)波形影響第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 7-4 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行并聯(lián)運(yùn)行的理想條件并聯(lián)運(yùn)行的理想條件并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：并聯(lián)運(yùn)行是指將幾臺(tái)變壓器的一、二次繞組分別接在一、并聯(lián)運(yùn)行是指將幾臺(tái)變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側(cè)的公共母線上，共同向負(fù)載供電的

36、運(yùn)行方式。二次側(cè)的公共母線上，共同向負(fù)載供電的運(yùn)行方式。并聯(lián)運(yùn)行的理想情況是：并聯(lián)運(yùn)行的理想情況是：1 1、空載時(shí)各變壓器繞組之間無(wú)環(huán)流；、空載時(shí)各變壓器繞組之間無(wú)環(huán)流；2 2、負(fù)載后，各變壓器的負(fù)載系數(shù)相等；、負(fù)載后，各變壓器的負(fù)載系數(shù)相等；3 3、負(fù)載后，各變壓器的負(fù)載電流與總的負(fù)載電流同相位。、負(fù)載后，各變壓器的負(fù)載電流與總的負(fù)載電流同相位。1 1、提高供電的可靠性；、提高供電的可靠性；. .提高運(yùn)行效率提高運(yùn)行效率、提高供電的經(jīng)濟(jì)性。、提高供電的經(jīng)濟(jì)性。. .適應(yīng)用電量的增加適應(yīng)用電量的增加第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 ACBC CBBC Cc2c1b2b1a2a1AA變壓

37、器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器的并聯(lián)運(yùn)行(Parallel operation of transformer)第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 為了達(dá)到上述理想運(yùn)行情況，并聯(lián)運(yùn)行的變壓器需滿足為了達(dá)到上述理想運(yùn)行情況，并聯(lián)運(yùn)行的變壓器需滿足以下條件：以下條件：1 1、各變壓器一、二次側(cè)的額定電壓分別相等，即變比相同；、各變壓器一、二次側(cè)的額定電壓分別相等，即變比相同；2 2、各變壓器的連接組別相同；、各變壓器的連接組別相同；3 3、各變壓器的短路阻抗（短路電壓）的標(biāo)么值相等，且短路、各變壓器的短路阻抗（短路電壓）的標(biāo)么值相等，且短路阻抗角也相等。阻抗角也相等。其中，第二條必須絕對(duì)滿足。其中，第二條

38、必須絕對(duì)滿足。4、各變壓器輸出電流同相位、各變壓器輸出電流同相位 第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 并聯(lián)條件不滿足時(shí)的運(yùn)行分析并聯(lián)條件不滿足時(shí)的運(yùn)行分析變比不等的兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行變比不等的兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，二次空載電壓不等。折算到時(shí)，二次空載電壓不等。折算到二次側(cè)的等效電路如圖所示。二次側(cè)的等效電路如圖所示。由等效電路可以列出方程式：由等效電路可以列出方程式：1212IIIISIIIISIIIII = I + IU- U= I ZkU- U= IZk則二次側(cè)電流為：則二次側(cè)電流為：1111SIIIIIICLISISIISISIISIIIIIICLISISIISISIIUU-Zkk

39、I=+I = I + IZ+ ZZ+ ZUU-ZkkI=+I = - I + IZ+ ZZ+ ZCII1kU2ULZSIZ2IS IIZII1kULIILIII一、變比不等時(shí)并聯(lián)運(yùn)行IIIk k第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 為了保證空載時(shí)環(huán)流不超過(guò)額定電流的為了保證空載時(shí)環(huán)流不超過(guò)額定電流的10%10%，通常規(guī)定并聯(lián)，通常規(guī)定并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的變比差不大于運(yùn)行的變壓器的變比差不大于1%1%。 當(dāng)變壓器的變比不等時(shí)，在空載時(shí)，環(huán)流當(dāng)變壓器的變比不等時(shí)，在空載時(shí)，環(huán)流 就存在。變就存在。變比差越大，環(huán)流越大。由于變壓器的短路阻抗很小，即使變比差越大，環(huán)流越大。由于變壓器的短路阻抗很小，

40、即使變比差很小，也會(huì)產(chǎn)生很大的環(huán)流。環(huán)流的存在，既占用了變比差很小，也會(huì)產(chǎn)生很大的環(huán)流。環(huán)流的存在，既占用了變壓器的容量，又增加了變壓器的損耗，這是很不利的。壓器的容量，又增加了變壓器的損耗，這是很不利的。CI二、連接組別不同時(shí)并聯(lián)運(yùn)行 連接組別不同時(shí)，二次側(cè)線電壓之間至少相差連接組別不同時(shí)，二次側(cè)線電壓之間至少相差30300 0，則二，則二次線電壓差為線電壓的次線電壓差為線電壓的51.8%51.8%，由于變壓器的短路阻抗很小，由于變壓器的短路阻抗很小, ,這么大的電壓差將產(chǎn)生幾倍于額定電流的空載環(huán)流，會(huì)燒毀這么大的電壓差將產(chǎn)生幾倍于額定電流的空載環(huán)流，會(huì)燒毀繞組，所以連接繞組，所以連接 組別

41、不同絕不允許并聯(lián)。組別不同絕不允許并聯(lián)。第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 2UA(a)A(a)B BabUabUABU22222sin150.5185.18NNckkUUUUIZZ0.1kkZZ第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 三、短路阻抗標(biāo)么值不等時(shí)并聯(lián)運(yùn)行由等效電路可知：由等效電路可知： 等效電路如圖所示。等效電路如圖所示。ISIIISIII Z= I ZNISINIISIIIIININNIINIZIZII=IUIUIII*SISII11:=:ZZ 可見(jiàn)，各臺(tái)變壓器所分擔(dān)的負(fù)載大小與其短路阻抗標(biāo)么值可見(jiàn)，各臺(tái)變壓器所分擔(dān)的負(fù)載大小與其短路阻抗標(biāo)么值成反比。成反比。 為了充分

42、變壓器的容量，理想的負(fù)載分配，應(yīng)使各臺(tái)變壓為了充分變壓器的容量，理想的負(fù)載分配，應(yīng)使各臺(tái)變壓器的負(fù)載系數(shù)相等，而且短路阻抗標(biāo)值相等。器的負(fù)載系數(shù)相等，而且短路阻抗標(biāo)值相等。1Uk2ULZSIZS IIZIIIII第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 四、各變壓器輸出電流同相位四、各變壓器輸出電流同相位 并聯(lián)運(yùn)行的每臺(tái)變壓器的輸出電流都同相位時(shí)，并聯(lián)運(yùn)行的每臺(tái)變壓器的輸出電流都同相位時(shí)，整個(gè)并聯(lián)組的輸出電流才能最大化，各臺(tái)變壓器整個(gè)并聯(lián)組的輸出電流才能最大化，各臺(tái)變壓器的裝機(jī)容量才能充分利用的裝機(jī)容量才能充分利用 第第 7 7 章章 三相變壓器三相變

43、壓器 變壓器運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：在任何一臺(tái)變壓器不過(guò)負(fù)荷的情變壓器運(yùn)行規(guī)程規(guī)定：在任何一臺(tái)變壓器不過(guò)負(fù)荷的情況下，變比不同和短路阻抗標(biāo)么值不等的變壓器可以并聯(lián)運(yùn)況下，變比不同和短路阻抗標(biāo)么值不等的變壓器可以并聯(lián)運(yùn)行。又規(guī)定：行。又規(guī)定：阻抗標(biāo)么值不等的變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)適當(dāng)阻抗標(biāo)么值不等的變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高短路阻抗標(biāo)么值大的變壓器的二次電壓，以使并聯(lián)運(yùn)行提高短路阻抗標(biāo)么值大的變壓器的二次電壓，以使并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的容量均能充分利用。的變壓器的容量均能充分利用。 為了使各臺(tái)變壓器所承擔(dān)的電流同相位，要求各變壓器的為了使各臺(tái)變壓器所承擔(dān)的電流同相位，要求各變壓器的短路阻抗角相等。一般來(lái)說(shuō)，變

44、壓器容量相差越大，短路阻抗短路阻抗角相等。一般來(lái)說(shuō)，變壓器容量相差越大，短路阻抗角相差也越大，因此要求并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的最大容量之比不角相差也越大，因此要求并聯(lián)運(yùn)行的變壓器的最大容量之比不超過(guò)超過(guò)3 3：1 1。第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 7-5 三相變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行 三相變壓器實(shí)際運(yùn)行時(shí)，可能出現(xiàn)各種不對(duì)稱運(yùn)三相變壓器實(shí)際運(yùn)行時(shí)，可能出現(xiàn)各種不對(duì)稱運(yùn)行的情況。例如：?jiǎn)蜗嘭?fù)載或某一相斷開(kāi)檢修等行的情況。例如：?jiǎn)蜗嘭?fù)載或某一相斷開(kāi)檢修等 對(duì)對(duì)Y,yY,yn n聯(lián)結(jié)組，不對(duì)稱負(fù)載會(huì)引起中點(diǎn)偏移，導(dǎo)聯(lián)結(jié)組，不對(duì)稱負(fù)載會(huì)引起中點(diǎn)偏移，導(dǎo)致二次側(cè)相電壓發(fā)生較大的變化致二次側(cè)相電壓發(fā)生較大

45、的變化 分析不對(duì)稱運(yùn)行采用的方法是分析不對(duì)稱運(yùn)行采用的方法是“對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法” 第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 一、對(duì)稱分量法原理一、對(duì)稱分量法原理 一組不對(duì)稱三相電流（或電壓）可以看成是三組對(duì)稱的電一組不對(duì)稱三相電流（或電壓）可以看成是三組對(duì)稱的電流（或電壓）的疊加，后者稱為前者的對(duì)稱分量。流（或電壓）的疊加，后者稱為前者的對(duì)稱分量。 正序分量正序分量 I IA+A+, , I IB+B+, , I IC+C+； 負(fù)序分量負(fù)序分量 I IA-A-, I, IB-B-, I, IC-C-； 零序分量零序分量 I IA0A0, , I IB0B0, , I IC0C0 合成：合成

46、： I IA A=I=IA+A+I+IA-A-+I+IA0A0 I IB B=I=IB+B+I+IB-B-+I+IB0B0 I IC C=I=IC+C+I+IC-C-+I+IC0C0第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 第第 7 7 章章 三相變壓器三相變壓器 I IB+B+= =a a2 2I IA+A+, , I IC+C+= =a aI IA+A+I IB-B-= =a aI IA-A-, , I IC-C-= =a a2 2I IA-A-I IB0B0=I=IC0C0=I=IA0A0a=a=11201120o o= = -1/2 + j sqrt(3)/2-1/2 + j sqrt

47、(3)/2a a2 2= =12401240o o= =-1/2-jsqrt(3)/2-1/2-jsqrt(3)/2a a3 3= =1,1, 1+ 1+a+aa+a2 2= =0 0I IA A = =I IA+A+ + I + IA-A- + I + IA0A0I IB B= =a a2 2I IA+A+ +a aI IA-A-+ I+ IA0A0I IC C = =a aI IA+A+ +a a2 2I IA-A-+ I+ IA0A0I IA+A+=1/3( I=1/3( IA A+ +a aI IB B+ +a a2 2I IC C) )I IA-A-=1/3( I=1/3( IA A+ +a a2 2I IB B+ +a aI IC C) )I IA0A0=1/3( I=1/3( IA A+ I+ IB B + I + IC