三繞組變壓器和其他用途變壓器市公開課一等獎(jiǎng)省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第六章三繞組變壓器和其它用途變壓器三繞組變壓器和其他用途變壓器第1頁(yè)第一節(jié)三繞組變壓器

三繞組變壓器有高壓、中壓和低壓三個(gè)繞組，能夠有三種等級(jí)電壓。三繞組變壓器主要用于電力系統(tǒng)中，將三個(gè)不一樣電壓等級(jí)電網(wǎng)連接起來(lái)，代替兩臺(tái)雙繞組變壓器，運(yùn)行愈加經(jīng)濟(jì)。三繞組變壓器和其他用途變壓器第2頁(yè)1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

三繞組變壓器鐵心普通為心式結(jié)構(gòu)，每個(gè)心柱上同心排列三個(gè)繞組。從絕緣上考慮，通常將高壓繞組放在最外層。假如低壓繞組處于高壓和中壓繞組之間，中壓繞組在最里層，為升壓變壓器；假如中壓繞組處于高壓和低壓繞組之間，低壓繞組在最里層，為降壓繞組。三繞組變壓器運(yùn)行時(shí)，可將其中一個(gè)繞組接電源，則另外兩個(gè)繞組有兩個(gè)等級(jí)電壓輸出；也能夠?qū)蓚€(gè)繞組接電源，向第三個(gè)繞組供電，提升供電可靠性。第一節(jié)三繞組變壓器三繞組變壓器和其他用途變壓器第3頁(yè)圖6-1三繞組變壓器繞組布置圖圖6－2SFSZ9系列110kV級(jí)三繞組變壓器

三繞組變壓器和其他用途變壓器第4頁(yè)2.容量與聯(lián)結(jié)組雙繞組變壓器一、二次繞組容量相等，三繞組變壓器根據(jù)供電需要，三個(gè)繞組容量可以不相等。其額定容量指三個(gè)繞組中容量最大一個(gè)繞組額定容量。如果將額定容量作為100％，三個(gè)繞組容量配合可認(rèn)為100/100/100、100/100/50、100/50/100。三相三繞組變壓器聯(lián)結(jié)組有YN、yn0，d11（）和YN、yn0，y0（）兩種，前者更為常用。第一節(jié)三繞組變壓器三繞組變壓器和其他用途變壓器第5頁(yè)3.工作原理

當(dāng)三繞組變壓器一次繞組接到電源上，二次和三次繞組開路時(shí)，為空載運(yùn)行狀態(tài)。空載時(shí)，其與雙繞組變壓器沒有什么區(qū)分，只是有三個(gè)變比，分別為：

N1、N2、N3、U1N、U2N和U3N分別為三個(gè)繞組匝數(shù)和額定電壓。第一節(jié)三繞組變壓器三繞組變壓器和其他用途變壓器第6頁(yè)三繞組變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，磁勢(shì)平衡方程為：

圖6－3單相三繞組變壓器負(fù)載運(yùn)行示意圖（1）磁動(dòng)勢(shì)平衡方程第一節(jié)三繞組變壓器三繞組變壓器和其他用途變壓器第7頁(yè)假如忽略勵(lì)磁電流，上式可表示為：把繞組2與繞組3折算到繞組1，有：分別為繞組2和繞組3折算到繞組1電流。第一節(jié)三繞組變壓器三繞組變壓器和其他用途變壓器第8頁(yè)

分析三繞組變壓器時(shí)，因?yàn)槿齻€(gè)繞組相互耦合，不再使用雙繞組變壓器分析時(shí)主磁通和漏磁通概念。因?yàn)?，雙繞組變壓器中，漏磁通概念十分明確，即只交鏈本繞組，不與其它繞組交鏈磁通。而三繞組變壓器中，不與一次繞組交鏈磁通，可能除了與本繞組交鏈外，還與另外一個(gè)二次繞組交鏈，漏磁通概念不明確，所以，三繞組變壓器分析和討論時(shí)利用各繞組自感和互感概念。

（2）電動(dòng)勢(shì)平衡方程第一節(jié)三繞組變壓器三繞組變壓器和其他用途變壓器第9頁(yè)ZL3折算到一次側(cè)變壓器電動(dòng)勢(shì)平衡方程為：

三繞組變壓器和其他用途變壓器第10頁(yè)

第一節(jié)三繞組變壓器三繞組變壓器和其他用途變壓器第11頁(yè)

因?yàn)樽愿泻突ジ卸疾皇浅?shù)，上述方程組為一組非線性方程組。但因?yàn)檩斎腚妷捍笮【S持不變時(shí)，鐵心飽和程度基本不變，鐵心磁導(dǎo)基本不變，所以可近似認(rèn)為自感和互感都是常數(shù)，即可認(rèn)為是線性方程組。

第一節(jié)三繞組變壓器三繞組變壓器和其他用途變壓器第12頁(yè)

第一節(jié)三繞組變壓器三繞組變壓器和其他用途變壓器第13頁(yè)圖6－4三繞組變壓器等效電路三繞組變壓器等效電路中各電抗參數(shù)為各繞組自感漏電抗及繞組間互感漏電抗合成等效電抗，對(duì)應(yīng)阻抗為等值阻抗。第一節(jié)三繞組變壓器三繞組變壓器和其他用途變壓器第14頁(yè)三繞組變壓器簡(jiǎn)化等效電路中參數(shù)能夠經(jīng)過(guò)三次短路試驗(yàn)測(cè)出。短路試驗(yàn)可按以下步驟進(jìn)行：（1）第一次短路試驗(yàn)將電壓加在繞組1，繞組2短路，繞組3開路，此時(shí)測(cè)得短路阻抗為：

3.等效電路中參數(shù)測(cè)定（2）第二次短路試驗(yàn)將電壓加在繞組1，繞組3短路，繞組2開路，此時(shí)測(cè)得短路阻抗為：

第一節(jié)三繞組變壓器三繞組變壓器和其他用途變壓器第15頁(yè)（3）第二次短路試驗(yàn)將電壓加在繞組2，繞組3短路，繞組1開路，此時(shí)測(cè)得參數(shù)為折算到繞組2繞組2和繞組3之間短路阻抗。要得到折算到繞組1參數(shù)，需乘以，即：

第一節(jié)三繞組變壓器三繞組變壓器和其他用途變壓器第16頁(yè)與雙繞組變壓器一樣，三繞組變壓器所帶負(fù)載發(fā)生改變時(shí)，第二和第三繞組端電壓也將發(fā)生改變，三繞組變壓器電壓調(diào)整率定義為：4.電壓改變率和效率第二繞組端電壓不但取決于本繞組負(fù)載電流和阻抗，還要受第三繞組負(fù)載電流和第一繞組阻抗影響。一樣，第三繞組端電壓也是這么。第一節(jié)三繞組變壓器三繞組變壓器和其他用途變壓器第17頁(yè)、是第二和第三繞組輸出有功功率，是變壓器鐵耗，是變壓器銅耗，為三個(gè)繞組銅耗之和。因?yàn)槿@組變壓器各繞組額定容量可能不相等，所以在采取標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)進(jìn)行容量折算。通常取高壓繞組額定容量作為容量基值。三繞組變壓器效率計(jì)算公式為：

第一節(jié)三繞組變壓器三繞組變壓器和其他用途變壓器第18頁(yè)第二節(jié)自耦變壓器

所謂自耦變壓器，是一次和二次共用同一個(gè)繞組變壓器，其與雙繞組變壓器主要差異在于：自耦變壓器一次和二次之間不但有磁耦合，還有電聯(lián)絡(luò)。三繞組變壓器和其他用途變壓器第19頁(yè)圖6－5自耦變壓器結(jié)構(gòu)及原理接線圖1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

自耦變壓器可看作為一臺(tái)雙繞組變壓器改接而成，在每相鐵心上套兩個(gè)同心繞組，低壓側(cè)引出線為ax，高壓側(cè)引出線為AX。能夠看出，高壓側(cè)由Aa繞組和ax繞組串聯(lián)組成，低壓繞組為ax，其中ax繞組為高低壓兩側(cè)共用，稱為公共繞組，Aa繞組稱為串聯(lián)繞組。Aa繞組匝數(shù)普通比ax繞組少。三繞組變壓器和其他用途變壓器第20頁(yè)2.基本方程式高壓側(cè)電勢(shì)平衡方程為：低壓側(cè)電勢(shì)平衡方程為：類似于雙繞組變壓器，定義自耦變壓器變比為：三繞組變壓器和其他用途變壓器第21頁(yè)忽略變壓器空載電流，有磁勢(shì)平衡方程：也可表示為公共繞組ax中電流為：2.基本方程式三繞組變壓器和其他用途變壓器第22頁(yè)

自耦變壓器輸出電流由兩部分組成，其中串聯(lián)繞組電流是因?yàn)楦?、低壓繞組之間有電聯(lián)絡(luò)，從高壓側(cè)直接流入低壓側(cè)，公共繞組流過(guò)電流是經(jīng)過(guò)電磁感應(yīng)作用傳遞到低壓側(cè)。2.基本方程式三繞組變壓器和其他用途變壓器第23頁(yè)

用折算法把自耦變壓器低壓側(cè)量折算到高壓側(cè)，則折算到高壓側(cè)低壓側(cè)電動(dòng)勢(shì)方程為：

3、等效電路三繞組變壓器和其他用途變壓器第24頁(yè)

圖6－6自耦變壓器簡(jiǎn)化等效電路3、等效電路三繞組變壓器和其他用途變壓器第25頁(yè)、分別為把自耦變壓器接成雙繞組變壓器時(shí)變比和短路阻抗。表明：自耦變壓器高壓側(cè)短路阻抗與該變壓器作為雙繞組變壓器時(shí)短路阻抗相等。但二者標(biāo)幺值不相等，因?yàn)榻映勺择钭儔浩骱碗p繞組變壓器運(yùn)行時(shí)，阻抗基值不一樣。自耦變壓器短路阻抗為：4、短路試驗(yàn)、短路阻抗、電壓改變率和短路電流三繞組變壓器和其他用途變壓器第26頁(yè)接成自耦變壓器時(shí)：接成雙繞組變壓器時(shí)：4、短路試驗(yàn)、短路阻抗、電壓改變率和短路電流三繞組變壓器和其他用途變壓器第27頁(yè)討論：當(dāng)一臺(tái)雙繞組變壓器接成自耦變壓器運(yùn)行時(shí)，短路阻抗標(biāo)幺值減小了。變比越小，阻抗標(biāo)幺值下降越多。所以，自耦變壓器電壓改變率較雙繞組變壓器時(shí)減小，宜用于高壓輸電線路中作為賠償線路電壓損耗變壓器。同時(shí)，因?yàn)樽杩箻?biāo)幺值減小，自耦變壓器較同容量雙繞組變壓器短路電流增大，因?yàn)槎搪冯娏髋c阻抗標(biāo)幺值成反比。4、短路試驗(yàn)、短路阻抗、電壓改變率和短路電流三繞組變壓器和其他用途變壓器第28頁(yè)5、容量關(guān)系自耦變壓器額定容量（也稱為銘牌容量）和繞組容量（又稱為電磁容量）不相等，額定容量，指是自耦變壓器總輸入或輸出容量，為：電磁容量指是繞組電壓與電流乘積。對(duì)于雙繞組變壓器，變壓器容量就是繞組容量。但自耦變壓器，繞組容量與變壓器容量不一樣，前者比后者小。三繞組變壓器和其他用途變壓器第29頁(yè)串聯(lián)繞組Aa電磁容量為：公共繞組ax電磁容量為：為效益系數(shù)。5、容量關(guān)系三繞組變壓器和其他用途變壓器第30頁(yè)結(jié)論：公共繞組和串聯(lián)繞組繞組容量相等。自耦變壓器額定容量包含兩部分：一為繞組容量，它實(shí)際上是以串聯(lián)繞組Aa為一次側(cè)，以公共繞組ax為二次側(cè)一個(gè)雙繞組變壓器，經(jīng)過(guò)電磁感應(yīng)作用從一次側(cè)傳遞到二次測(cè)容量；二是經(jīng)過(guò)電路上聯(lián)結(jié)，從一次側(cè)直接傳遞到二次側(cè)容量，稱為傳導(dǎo)容量。傳導(dǎo)容量不需要利用電磁感應(yīng)來(lái)傳遞，所以自耦變壓器繞組容量小于額定容量。5、容量關(guān)系三繞組變壓器和其他用途變壓器第31頁(yè)6、自耦變壓器優(yōu)、缺點(diǎn)

自耦變壓器與雙繞組變壓器比較，含有以下優(yōu)點(diǎn)：因?yàn)樽择钭儔浩骼@組容量較額定容量小，雙繞組變壓器額定容量與繞組容量相等，所以，在額定容量相等情況下，自耦變壓器體積小，重量輕，節(jié)約材料，成本較低；自耦變壓器有效材料（硅鋼片和銅材）消耗降低，銅耗和鐵耗減小，效率提升；三繞組變壓器和其他用途變壓器第32頁(yè)體積小，可降低變電站占地面積，運(yùn)輸和安裝也愈加方便。但自耦變壓器高、低壓回路沒有隔離，高壓側(cè)故障會(huì)直接影響到低壓側(cè)，給低壓側(cè)絕緣及安全用電帶來(lái)一定困難。為了處理這個(gè)問(wèn)題，需要采取一些辦法，比如中性點(diǎn)必須可靠接地，一、二次側(cè)都要安裝避雷器等。6、自耦變壓器優(yōu)、缺點(diǎn)三繞組變壓器和其他用途變壓器第33頁(yè)第三節(jié)互感器

在高電壓、大電流電力系統(tǒng)中，為了測(cè)量線路上電壓和電流，需要采取互感器?；ジ衅魇且粋€(gè)用于測(cè)量高電壓、大電流變換器。目標(biāo)是使一次和二次隔離，以保障運(yùn)行人員人身安全和測(cè)量裝置安全，并能夠利用小量程電壓表、電流表來(lái)測(cè)量高電壓、大電流?；ジ衅鞣譃殡妷夯ジ衅骱碗娏骰ジ衅鲀煞N，這里簡(jiǎn)單介紹電磁式電壓互感器和電流互感器。三繞組變壓器和其他用途變壓器第34頁(yè)1.電壓互感器

電壓互感器一次、二次繞組套在同一個(gè)閉合鐵心上，高壓繞組直接接到被測(cè)高壓線路上，一次繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線較細(xì)；低壓繞組接到測(cè)量?jī)x表電壓線圈上，匝數(shù)少，導(dǎo)線較粗。假如儀表個(gè)數(shù)不止一個(gè)，則各儀表電壓線圈并聯(lián)接在電壓互感器二次繞組。

三繞組變壓器和其他用途變壓器第35頁(yè)因?yàn)槎卫@組所接儀表電壓線圈阻抗很大，所以，電壓互感器運(yùn)行時(shí)相當(dāng)于一臺(tái)空載運(yùn)行降壓變壓器。不考慮漏阻抗壓降，并認(rèn)為二次電壓線圈阻抗很大，互感器處于空載狀態(tài)，則一、二次電壓之比即等于匝數(shù)比。供測(cè)量用電壓互感器二次額定電壓標(biāo)準(zhǔn)值為100V

或圖6－8原理接線圖1.電壓互感器三繞組變壓器和其他用途變壓器第36頁(yè)因?yàn)橹挥性诶硐肭闆r下，一、二次電壓比才等于繞組匝數(shù)比，而實(shí)際情況是互感器既存在漏阻抗壓降，二次側(cè)也不是空載，所以互感器總是存在測(cè)量誤差。為了減小誤差，在電壓互感器設(shè)計(jì)和制造時(shí)，應(yīng)減小勵(lì)磁電流和一、二次繞組漏阻抗。為此，鐵心采取導(dǎo)磁性能好，鐵耗小硅鋼片，并使磁路不飽和，繞制時(shí)盡可能減小漏磁。1.電壓互感器三繞組變壓器和其他用途變壓器第37頁(yè)使用電壓互感器時(shí)，一定要注意：二次側(cè)絕對(duì)不允許短路，不然會(huì)產(chǎn)生很大短路電流，引發(fā)繞組發(fā)燒甚至燒壞繞組絕緣，使一次回路高電壓浸入二次低壓回路，危及人身和設(shè)備安全；為安全起見，電壓互感器二次繞組和鐵心必須可靠接地；使用時(shí)，二次繞組不能并聯(lián)過(guò)多儀表，以免影響互感器測(cè)量精度。1.電壓互感器三繞組變壓器和其他用途變壓器第38頁(yè)2.電流互感器

電流互感器主要結(jié)構(gòu)和工作原理也與普通變壓器相同。它一次繞組由一匝或幾匝截面較大導(dǎo)線組成，串聯(lián)在一次側(cè)線路中。二次繞組匝數(shù)較多，導(dǎo)線較細(xì)，與各種儀表電流線圈串聯(lián)。三繞組變壓器和其他用途變壓器第39頁(yè)圖6－9原理接線圖2.電流互感器三繞組變壓器和其他用途變壓器第40頁(yè)因?yàn)閮x表電流線圈阻抗很小，所以電流互感器正常工作時(shí)相當(dāng)于變壓器短路運(yùn)行狀態(tài)。假如不考慮勵(lì)磁電流，則有，這么，依據(jù)一、二次繞組匝數(shù)比，能夠?qū)⒋箅娏鬓D(zhuǎn)化為小電流測(cè)量。通常，電流互感器二次側(cè)繞組額定電流設(shè)計(jì)為5A或1A。顯然，這里討論是一個(gè)理想情況，實(shí)際上電流互感器總是存在勵(lì)磁電流，儀表線圈阻抗也不為零，所以依據(jù)匝數(shù)比計(jì)算出電流總會(huì)存在誤差。按照變流比誤差大小，電流互感器精度可分為0.2、0.5、1、3和10等幾級(jí)。2.電流互感器三