電力系統(tǒng)中的特種變壓器

電力系統(tǒng)中的特種變壓器第1頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)三繞組變壓器一、結構特點每個鐵心柱上套有三個不同電壓級別的繞組，通常高壓繞組放在最外層，低壓繞組或中壓繞組放在內(nèi)層。第2頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一通常以最大的繞組容量命名三繞組變壓器的額定容量SN。一般工作情況下，三繞組的任意一個（或兩個）繞組都可以作為原繞組，而其它的兩個（或一個）則為副繞組。二、用途及繞組容量問題高壓繞組中壓繞組低壓繞組1001001001005010010010050三繞組變壓器可以直接連接三個不同電壓等級的電網(wǎng)。第3頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一N1N2N3第4頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一三、基本分析方法和思路磁動勢平衡：主磁通感應電動勢可表示為：自漏磁通感應的電動勢可表示為：第5頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一還有兩兩繞組之間的互漏磁通，比如某繞組電流產(chǎn)生的和另一個繞組交鏈的互漏磁通會在這個繞組中感應電動勢，也可用負的漏電抗壓降表示：第6頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一二次繞組電流產(chǎn)生的與一次繞組交鏈的互漏磁在一次繞組中感應電動勢互漏磁通感應電動勢說明：第7頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一可得各次繞組的電壓方程為：第8頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一變比：主磁通在三個繞組感應主磁電勢之比等

于變比，總共三個變比。第9頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一參數(shù)歸算（歸算到一次側）：第10頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一歸算后的四個基本方程：④①②③…………第11頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一最后可簡寫為：式減去式，再用式中，可得：①②④式減去式，再用式中，可得：①④③第12頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一稱為等效電抗其中：稱為等效阻抗第13頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一三繞組變壓器等效電路第14頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一稱為等效電抗。其中：稱為等效阻抗注意：等效電路的電抗是等效電抗，不是各繞組本身的漏抗，它們綜合反映自漏抗與互漏抗的影響。磁路主要經(jīng)空氣閉合，等效電抗為常數(shù)。第15頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)自耦變壓器一、結構特點與用途

自耦變壓器實質(zhì)上是一個單繞組變壓器，原、副邊之間不僅有磁的聯(lián)系，而且還有電的直接聯(lián)系。自耦變壓器每一個鐵心柱上套著兩個繞組，兩繞組串聯(lián)，繞向一致。第16頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一N1N2實例分析：從雙繞組變壓器到自耦變壓器(1)僅僅繞組改接法，雙繞組變壓器可以變?yōu)樽择钭儔浩?，功率可以增大?shù)倍甚至十倍！實例：假設圖示雙繞組變壓器第17頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一實例分析：從雙繞組變壓器到自耦變壓器(2)分析從雙繞組變壓器到自耦變壓器哪些量改變了，哪些量沒有變化?(主要分析原副邊電壓與電流的變化情況)第18頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一原副邊電流符號相反：當原邊電流在原繞組中從同名端流向非同名端，則副邊電流在副繞組中從非同名端流向同名端！實例分析：從雙繞組變壓器到自耦變壓器(3)首先分析雙繞組變壓器電流方向。忽略勵磁電流則：第19頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一實例分析：從雙繞組變壓器到自耦變壓器(4)忽略勵磁電流當原邊電流從同名端流向非同名，則副繞組電流從非同名端流向同名端！原副繞組電流原副邊電流實際方向示意圖副邊實際電流則等于原副繞組電流之和。第20頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一實例分析：從雙繞組變壓器到自耦變壓器(5)聯(lián)結成自耦變壓器，空載時:如果原邊施加，則繞組電勢仍為與。副邊輸出電壓。第21頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一實例分析：從雙繞組變壓器到自耦變壓器(6)原副邊電流實際方向示意圖與雙繞組變壓器類似，原繞組，時，副繞組，。于是負載電流。原邊輸入容量副邊輸出容量第22頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一二、自耦變壓器基本方程(要求：參考下圖與上述物理概念學習自行推導)第23頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一1.電壓、電流和容量關系1）原、副邊的方程式自耦變壓器變比：（若忽略漏阻抗壓降）第24頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)全電流定律，勵磁磁動勢為串聯(lián)繞組磁動勢與公共繞組磁動勢之和，即：若忽略勵磁電流（），則：2）磁動勢平衡及電流關系第25頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一結論：自耦變壓器負載運行時，原、副邊電壓之比近似等于副、原邊電流之比，這點與雙繞組變壓器一樣。2）磁動勢平衡及電流關系第26頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一3）容量關系雙繞組變壓器原邊輸入容量原邊輸入容量實例:第27頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一1）由原邊直接傳到副邊的容量稱為傳導容量，它既不消耗材料，也不產(chǎn)生損耗2）繞組通過電磁作用得到的容量稱為電磁容量，也叫繞組容量3）自耦變壓器額定運行時的額定容量為傳導容量和電磁容量之和4）自耦變壓器的電磁容量與額定容量的比值稱為效益系數(shù)定義：第28頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一效益系數(shù)=————=——————————繞組容量額定容量額定容量額定容量–傳導容量繞組容量實例:第29頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一越接近1,越小,電磁容量(繞組容量)越小,傳導容量越大,節(jié)材效果越明顯。第30頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一2.簡化等值電路（推導過程不要求）代入得①①第31頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一第32頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一3.短路試驗及短路阻抗（不要求）1）低壓側短路，高壓側進行短路試驗：第33頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一在自耦變壓器高壓側做短路試驗測得的短路阻抗實際值和把串聯(lián)繞組作為一次繞組、公共繞組作為二次繞組時短路測得的短路阻抗實際值相等。由于自耦變壓器的阻抗基準值和相應的雙繞組變壓器阻抗基準值之比為因此，他們短路阻抗標么值之比為：第34頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一2）高壓側短路，低壓側進行短路試驗第35頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一把公共繞組作為一次繞組、串聯(lián)繞組作為二次繞組時短路測得的短路阻抗為：它們短路阻抗標么值之比還為：第36頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一主要用在高壓電力系統(tǒng)中兩個電壓相差不大的電網(wǎng)上，小容量自耦變壓器也被用作實驗室中的調(diào)壓設備?？偨Y用途：優(yōu)點：比雙繞組電力變壓器省材料，成本低，效率高。越接近1,越小,電磁容量(繞組容量)越小,節(jié)材效果越明顯.

第37頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一缺點：1）短路阻抗標幺值比雙繞組小，短路電流較大。2）由于自耦變壓器原副邊有電的直接聯(lián)系，高壓邊過電壓時，低壓邊也產(chǎn)生嚴重的過電壓，兩邊均需要裝設避雷器。第38頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)互感器①擴大常規(guī)儀表的量程；②使測量回路與被測系統(tǒng)隔離，以保障工作人員和測試設備安全；③由互感器直接帶動繼電器線圈，為各類繼電保護提供控制信號，也可以經(jīng)過整流變換成直流電壓，為控制系統(tǒng)或微機控制系統(tǒng)提供控制信號。第39頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一測量系統(tǒng)使用的電壓互感器，其次級側額定電壓都統(tǒng)一設計成100V；電流互感器次級側額定電流都統(tǒng)一設計成5A或1A?；ジ衅髦饕阅苤笜耸菧y量精度，要求轉換值與被測量值之間有良好的線性關系。電壓互感器規(guī)定了0.2、0.5、l、3等四個標準等級電流互感器分為0.2、0.5、l.0、3.0和10.0五個標準等級第40頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一一電壓互感器高壓繞組接到被測量系統(tǒng)的電壓線路上，低壓繞組接到測量儀表的電壓線圈。如儀表的個數(shù)不止一個、則各儀表的電壓線圈都應并聯(lián)。第41頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一大連理工大學電氣工程系U1U2=N1N2=ku

國產(chǎn)互感器：

U2N=100V使用注意：①二次繞組禁止短路。②二次繞組與鐵心必須接地?？蛰d運行的降壓變壓器。u1~Vu1u2電壓互感器第42頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一電壓互感器的誤差來源變比誤差：指U’2與U1的代數(shù)差值。負載的大小與所接儀表的數(shù)量有關，電壓互感器本身有激磁電流和漏阻抗壓降存在。這時，U’2≠U1，出現(xiàn)變比誤差。相角誤差：U2與U1不同相，相角誤差表示為-U2與U1的相位差。第43頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一減小誤差的措施使用——要求測試儀表有高阻抗，次級側電流較小，接近于空載狀態(tài)。電壓互感器所能連接的儀表數(shù)量要受額定容量的限制。制造——減小互感器的激磁電流和漏阻抗。 鐵芯通常采用鐵耗小的高級硅鋼片； 磁路應處于不飽和狀態(tài)，工作磁密一般為0.6—0.8T； 使磁路有較小的間隙； 采用較粗導線以減小電阻，使有較小的漏阻抗。第44頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一特別注意：（電壓互感器）①次級側絕對不允許短路，因短路電流將引起繞組發(fā)熱，有可能破壞繞組絕緣電阻，導致高電壓侵入低壓回路，危及人身和設備安全。②互感器鐵芯和次級繞組的一端必須可靠接地。第45頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一二電流互感器初級繞組匝數(shù)較少，一般只有一匝或幾匝，而次級繞組的匝數(shù)較多。初級繞組串聯(lián)在被測線路中，次級繞組接至電流表，或功率表的電流線圈，或電度表的電流線圈。各測量儀表的電流線圈應串聯(lián)連接。由于電流線圈的電阻值很小，電流互感器可視為處于短路運行狀態(tài)的變壓器。第46頁，共48頁，2023年，2月20日，星期一大連理工大學電氣工程系→

E2電流互感器N1很小。

短路運行的升壓變壓器。I1I2=N2N1=ki

國產(chǎn)互感器：I2N=5A

使用注意：①二次繞組禁止開路。