《CH4三相变压器》PPT课件.ppt

1 第四章 三相变压器 第一节 三相变压器的磁路系统 第二节 三相变压器的电路系统绕组的 联结方式和联结组 第三节 三相变压器绕组联结方式及磁路系 统对电动势波形的影响 第四节 变压器的并联运行 2 概述 特殊问题： （1）三相变压器的磁路系统； （2）三相绕组的联接，即电路问题； （3）不同磁路下的感应电势的波形； 当三相变压器的原边和副边绕组均以一定的接法 连接， 带上三相对称负载， 原边加上对称的三相 电压时 ，因为三相对称电压本身大小相等、相位 互差1200，因此求得一相的电压、电流， 其它两 相按对称关系求出。 3 第一节 三相变压器的磁路系统 三相变压器主要有两种结构形式: 一种是由三台单相变压器组合而成，称为三相组 式变压器或三相变压器组; 另一种形式是三柱式铁心变压器，称为心式变压 器。两种形式的变压器磁路系统完全不同。 4 第一节 三相变压器的磁路系统 一. 三相变压器组 A B C A C B XYZ ac b xyz 三个相分别是三个单相变压器， 仅仅在电路上互相联 接，三相磁路互相完全独立。 各相主磁通有各自的铁心磁 路， 互不影响。若对称电源，三相磁通对称。 5 二. 三相心式变压器 三相的电路有联接， 三相磁路也有联接。心式三 铁心柱铁心结构， 从三个单相变压器演变而来。 6 如果把三台单相变压器的铁心拼成星形磁路，则 当三相绕组外施三相对称电压时，由 于三相主磁通 也对称，故三相磁通之和将等 于零。 7 三相心式变压器的磁路 8 三相心式变压器的 磁路特点： 各相磁路彼此相关 由磁通的路径可知：B相磁阻小， 优点：耗材少、价格便宜、占地少、维护简单 磁路长短不一， 励磁电流占很小比例， 影响不大。 9 第二节 三相变压器的电路系统 绕组的联结方式和联结组 一.绕组端点的标志与极性 高压绕组的某一端头电位为正时，低压绕组 必有一个端头电位也为正，这两个具有相同极性 的对应端头称为同极性端（或同名端），用符号 “ ”表示。 绕组端点的标志: 高压首端A、B、C. 末端X、Y、Z 低压首端a、b、c 末端x、y、z 10 （a）高、低压绕组绕向相同 （b）高、低压绕组绕向相反 图43 绕组的极性 判断同极性端判断同极性端 将恒定直流电流同时从原副绕组的两个端点通入，若他们再 铁心中产生的同向，则为同极性端，反之则为异性端。 11 2.单相变压器的联接组 高、低压绕组间感应电动势的相位关系，通常用 时钟表示法，且规定一般规定电动势的正方向为首 端指向末端。 单相变压器中高、低压绕组感应电动势只有两种 关系： 高、低压绕组首端为同极性端，则二者相电动势同相位； 高、低压绕组首端为异极性端，则二者相电动势相位相反 。 时钟表示法时钟表示法：标志变压器高、低压绕组的相位关系：标志变压器高、低压绕组的相位关系 。 12 连接组的时钟表示连接组的时钟表示 高压电势看作时钟的长高压电势看作时钟的长 针针固定指向时钟固定指向时钟1212点点( ( 或或0 0点点) ) 低压电势看作时钟的短低压电势看作时钟的短 针针代表低压电势的短针代表低压电势的短针 所指的时数作为绕组的组号所指的时数作为绕组的组号 。 单相变压器的标准联结组为II0（I/I-12）。 13 * * * * 一、二次绕组的同极性端一、二次绕组的同极性端 同标志时，一、二次绕组同标志时，一、二次绕组 的电动势同相位。的电动势同相位。 * * * * * * * * * * * * 一、二次绕组的同极性端一、二次绕组的同极性端 异标志时，一、二次绕组异标志时，一、二次绕组 的电动势反相位。的电动势反相位。 14 3.三相变压器的电路系统 Y形 形(分两种联接顺序) A B C X Y Z A B C X Y Z A B C X Y Z 末端连在一起， 首端引出， 为星形连接“Y”， 中点引出YN； 一相绕组末端与另一相绕组首端相连， 依次得到一闭合回 路， 为三角形连接“”， 有顺、逆之分。 15 A B C X Y Z A Z B C Y X A B C X Y Z A B X Y Z C 16 三三相变压器高、低压绕组的联接方式、绕组标志的相变压器高、低压绕组的联接方式、绕组标志的 不同，都使高、低压绕组对应的线电势之间相位差不同不同，都使高、低压绕组对应的线电势之间相位差不同 ，联接组号联接组号是用来反映三相变压器绕组的联接方式及是用来反映三相变压器绕组的联接方式及对对 应线电势之间相位应线电势之间相位关系的。关系的。 高、低压绕组的联接方式不同、绕组标志不同，对高、低压绕组的联接方式不同、绕组标志不同，对 应的线电势相位关系也不同，但是它们总是相差应的线电势相位关系也不同，但是它们总是相差 的的 整数倍，所以也可以采用时钟法来表示三相变压器绕组整数倍，所以也可以采用时钟法来表示三相变压器绕组 联接和相位关系。联接和相位关系。 同单相变压器类似，把高压边的同单相变压器类似，把高压边的线电势作为长针线电势作为长针， 固定指向钟表盘的固定指向钟表盘的1212点位置，低压边相应的线电势作为点位置，低压边相应的线电势作为 短针，它在钟面上所指的数字，即为三相变压器的联接短针，它在钟面上所指的数字，即为三相变压器的联接 组号。组号。 4.三相变压器的联接组 17 找出原,副边 与 的相位关系 联接组(1) A B C X Y Z c a b z x y A a x y z b B X Y Z C AB/ab Yy4 1200 18 （1 1）在接线图上标出各相电势相量；）在接线图上标出各相电势相量； （2 2）画出原绕组电动势相量位形图；）画出原绕组电动势相量位形图； （3 3）根据同一铁心柱上原、副绕组感应电动）根据同一铁心柱上原、副绕组感应电动 势的相位关系，势的相位关系， 画出副边绕组电动势位形图画出副边绕组电动势位形图 。将。将“ “a a” ”点与点与“ “A A” ”点重合，使相位关系更直观点重合，使相位关系更直观 。 （4 4）比较原、副绕组线电动势）比较原、副绕组线电动势 与与 的相位关系。的相位关系。 根据钟点法确定联接组别。根据钟点法确定联接组别。 联接组的判别联接组的判别: : 19 联接组 A B C X Y Z a b c x y Z A a x y z B X Y Z C AB/ab Yy6 b 1800 20 若高压绕组三相标志不变，若高压绕组三相标志不变， 低压绕组三相标志依次后移低压绕组三相标志依次后移 ，可以得到，可以得到Yy4Yy4、Yy8Yy8连接连接 组别。组别。 YyYy连接连接 同名端在对应端，对应的相同名端在对应端，对应的相 电势同相位，线电动势也同电势同相位，线电动势也同 相位，连接组别为相位，连接组别为Yy0Yy0。 同理，若异名端在对应端，同理，若异名端在对应端， 可得到可得到Yy6Yy6、Yy10Yy10和和Yy2Yy2连连 接组别。接组别。 A B C X Y Z a b c x y Z 21 A B C X Y Z a b c x y z B X Y Z C A a b c 3300 Yd11 YdYd连接连接 22 A B C X Y Z a b c x y z B X Y Z C A a b c 300 Yd1 23 YdYd连接连接 若高压绕组三相标志不变，低压绕组三若高压绕组三相标志不变，低压绕组三 相标志依次后移，可以得到相标志依次后移，可以得到Yd3Yd3、Yd7Yd7连连 接组别。接组别。 同理，若异名端在对应同理，若异名端在对应 端，可得到端，可得到Yd5Yd5、Yd9Yd9和和 Yd1Yd1连接组别。连接组别。 同名端在对应端，对应的相电动势同相位，同名端在对应端，对应的相电动势同相位， 线电势线电势 相差相差330330 0 0 ，连接组别为，连接组别为Yd11Yd11。 A B C X Y Z a b c x y z B X Y Z C A a b c 3300 Yd11 24 A B C X Y Z a b c x y z A Z B C Y X a y x c b z Dd10 3000 Dd 25 对变压器绕组联接组别的几点认识： 绕组标志（同名端或首末端）改变时，联接组号 也改变； Y，y联接的变压器联接组号均为偶数，Y，d联 接的变压器联接组号均为奇数； D，d联接可得到与Y，y联接相同的组号，同样 ，D，y联接也可得到与Y，d联接相同的组号。 4.三相变压器的联接组 26 电力变压器有五种联接组，分别是： Y，d11联接组：用于低压侧电压超过400V，高压侧电 压在35kV以下，容量5600kVA以下的场合。 YN，d11联接组：用在高压侧需要中性点接地，电压 一般在35110kV以上的场合。 Y，yn0联接组：用在低压侧为400V的配电变压器中， 供给三相负载和单相照明负载，高压侧电压不超过 35kV，容量不超过1800kVA。 YN，y0联接组：用于高压侧中性点需要接地的场合。 Y，y0联接组：用在只供三相动力负载的场合。 最常用的联接方式是Y，y0和Y，d11两种。 4.三相变压器的联接组 27 第三节 三相变压器绕组联结方式及 磁路系统对电势波形的影响 三相系统中，三相的三次谐波电流幅值相等，三相系统中，三相的三次谐波电流幅值相等， 相位相同相位相同 ，即有：，即有： 磁通中的三次谐波磁通也是大小相等，相位相同。磁通中的三次谐波磁通也是大小相等，相位相同。 变压器的空载电流波形与三相绕组的联接法（星形或三变压器的空载电流波形与三相绕组的联接法（星形或三 角形联接）有关，而铁心中磁通的波形又与磁路的结构角形联接）有关，而铁心中磁通的波形又与磁路的结构 形式（组式或心式变压器）有关。形式（组式或心式变压器）有关。 28 29 结论：结论： 不饱和时，正弦的不饱和时，正弦的由正弦由正弦i i 0 0 产生。产生。 饱和时饱和时: : 正弦的正弦的必须由尖顶的必须由尖顶的i i 0 0 产生。如果产生。如果i i 0 0 仍为正弦，则产仍为正弦，则产 生生的是平顶波。的是平顶波。 平顶平顶的中含有较大的的中含有较大的3 3次次谐波磁通，如果不加以抑谐波磁通，如果不加以抑 制，将产生含有制，将产生含有3 3次谐波次谐波的感应电势。的感应电势。 30 一.Y，y联结的组式变压器电势波形 原边加对称三相电源原边加对称三相电源i i 1 1 ，由于原边为，由于原边为Y/YY/Y联接联接, ,三次电流无法三次电流无法 通过，通过， 正弦正弦, , (原边) t i0 0 t1 t 0 1 3 三次谐波电流在三次谐波电流在Y Y联接的联接的 绕组中无法流通绕组中无法流通 31 t 0 1 3 t e 0 1 3 e11 e13 e1=e11+ e13 原边绕组中，相电势原边绕组中，相电势e e 1 1 = =e e 1111+ + e e13 13 ( (尖顶波尖顶波e e 1 1 ), ),希望希望e e13 13越小越好 越小越好. . 32 在三相变压器组式中在三相变压器组式中, ,各相磁路互不相干，各相磁路互不相干， 3 3 在主在主 磁路中、磁路中、R Rm m磁磁小， 小， 3 3 较大且较大且 相当大相当大, ,电势波形严重变形电势波形严重变形 一.Y，y联结的组式变压器电势波形 33 三次谐谐波磁通与基波磁通一样样，将在变压变压 器 一、二次绕组绕组 感应应三次谐谐波电势电势 ，由于谐谐波频频率 为为基波频频率的三倍 ，所以由它感 应应的三次谐谐波电势较电势较 大，有时时可达到基波电势电势 的 45-60。 基波电势电势 和三次谐谐波电势电势 叠加，得到变压变压 器空 载时载时 的相电势电势 波形为为尖顶顶波,相电势电势 波形严严重畸 变变，其所产产生的尖峰电压电压 可能危害绕组绕组 的绝缘绝缘 。 所以，三相心式变压器可以采用Y，y联结方式。 一.Y，y联结的组式变压器电势波形 34 二.Y，y联结的心式变压器电势波形 3无法由主磁路通过,只能由油、油箱等形成回路， Rm磁大， 故3小, e3小,但有附加损耗 ,故有容量限制:容量限制在容量限制在 1800kVA1800kVA以下以下 磁路彼此相关磁路彼此相关， 各相三次谐波磁通不能与各相三次谐波磁通不能与 1 1 沿相同铁心磁路闭沿相同铁心磁路闭 合，合， 借助油箱等辅助磁路。借助油箱等辅助磁路。 磁阻大、磁阻大、 3 3 小小。 主磁通、感应电势接近正弦波主磁通、感应电势接近正弦波，箱壁易引起涡流，有附加损耗。，箱壁易引起涡流，有附加损耗。 线电势仍为正弦波线电势仍为正弦波。 35 图411 心式变压器3次谐波磁通的路径 三次谐波磁通在变压器油箱壁等构件中引起三倍频 率的涡流损耗，使变压器局部发热和损耗增加，所以心 式变压器容量大于1800kVA的变压器不采用Y，y联结 方式。 2.Y，y联结的心式变压器电势波形 36 3.Y，d联结和D，y联结变压器的电势波形 对于Y，d联结的变压器（组式和心式），其 一次绕组中无三次谐波励磁电流流通，所以主磁 通中将有三次谐波磁通，谐波磁通在一、二次绕 组的相电势中感应三次谐波电势。 由于二次绕组为三角形联结，二次侧三相的三 次谐波电势在闭合的三角形内形成三次谐波环流 。 由于一次绕组中无三次谐波电流与之平衡， 所以二次绕组的三次谐波电流起着励磁作用。 37 3.Y，d联结和D，y联结变压器的电势波形 (1)(1)原边原边YY电流中无电流中无i i 3 3 i i正弦正弦平顶平顶 相电势有三次谐波相电势有三次谐波 副边副边内有三次电流内有三次电流i i 3 3 消弱了消弱了 , ,使使e e13 13减小，故相电势近似正弦 减小，故相电势近似正弦 A B C a b c 38 问问: : e e13 13会不会减小至 会不会减小至0?0? (2) (2) 外加外加U U正弦正弦 i i L L 正弦正弦 削弱削弱 Y/Y/ 联接联接 原边绕组原边绕组Y Y联接，联接， 空载电流三次谐波不能流通，空载电流三次谐波不能流通， 主磁通和原主磁通和原 、副边绕组相电势中出现三次谐波分量。、副边绕组相电势中出现三次谐波分量。 副边绕组副边绕组 联接，三次谐波同相位、同大小，形成三次谐波联接，三次谐波同相位、同大小，形成三次谐波 电流。电流。 副边三次谐波电流作为激磁电流，与原边绕组中的基波电流副边三次谐波电流作为激磁电流，与原边绕组中的基波电流 共同建立主磁场。共同建立主磁场。 主磁通接近正弦波主磁通接近正弦波。相电势为正弦波相电势为正弦波，线电势也为正弦波线电势也为正弦波。 39 DyDy连接组的电势波形连