电机学_第2章_变压器.ppt

第二章 变压器,第二篇 变压器,2.1 变压器的工作原理、分类和结构 2.2 变压器的空载运行 2.3 变压器的负载运行 2.4 标幺值 2.5 变压器的参数测定 2.6 变压器的运行性能 2.7 三相变压器及其运行 2.8 变压器的并联运行 2.9 特种变压器（三绕组变压器、自耦变压器、互感器） 2.10 变压器的瞬态过程 2.11 三相变压器的不对称运行,2019/8/9,河海大学 电气学院,3,序,变压器类型很种，本课程主要分析电力变压器 电力变压器的作用： 直接作用：改变电压等级 电力系统用变压器的根本作用：高压输电、减小线路损耗,2.1 变压器的工作原理、分类和结构,2019/8/9,河海大学 电气学院,5,一、电力变压器的基本原理,1.基本概念： 绕组 一次绕组（原方绕组） 二次绕组（副方绕组）,2019/8/9,河海大学 电气学院,6,一、电力变压器的基本原理,2. 基本原理： 一次绕组：外施交流电压，交变电流 铁心：交变磁通 匝链二次绕组 二次绕组：感应电势； EN（匝数），改变N2 E2； 接上负载 电能输出。,2019/8/9,河海大学 电气学院,7,三、变压器的分类,分类： 按电压升降 升压变压器；降压变压器 按相数： 单相变压器、 三相变压器、 多相变压器 按绕组个数： 双绕组变压器、 三绕组变压器、 单绕组变压器（自耦变压器）,2019/8/9,河海大学 电气学院,8,三、电力变压器的基本结构,五大部分：铁心、绕组、变压器油、油箱、绝缘套管。 1.铁心（铁芯） 磁路部分 硅钢片叠成（减少涡流损耗），彼此绝缘 铁心柱 铁轭 冲片,2019/8/9,河海大学 电气学院,9,三、电力变压器的基本结构,2.绕组 电路部分 分类：按绕组在铁芯中的排列分两大类 铁芯式、铁壳式 电力变压器都用铁芯式,2019/8/9,河海大学 电气学院,10,三、电力变压器的基本结构,2.绕组 低压绕组靠近铁芯为绝缘方便 绕组的基本形式： 同芯式：高低压绕组均做成圆筒形，同心地套在铁芯上 交叠式（饼式绕组）：做成线饼，交错排列。,2019/8/9,河海大学 电气学院,11,三、电力变压器的基本结构,3. 变压器油 散热：将热量传递到变压器外壳表面 绝缘 4. 油箱及附件 隔离空气：减少氧化 油箱的散热 油枕（储油器） 气体继电器 安全气道 5. 绝缘套管 油箱内的线圈与外电路连接,2019/8/9,河海大学 电气学院,12,三、电力变压器的基本结构,2019/8/9,河海大学 电气学院,13,四、额定值,额定容量：SN 额定电压：线电压：U1N、U2N 额定电流：线电流：I1N、I2N 单相：I1NSNU1N； I2NSNU2N 三相： 定额频率：fN=50Hz 相数：单相、三相 额定效率,2019/8/9,河海大学 电气学院,14,五、发热、温升与冷却,1. 变压器的发热与温升 损耗(铁心损耗、绕组损耗) 热量温度升高 当:产生的热量=散发的热量，温度稳定,2019/8/9,河海大学 电气学院,15,五、发热、温升与冷却,2、变压器的冷却方式 降低变压器的温升从两方面采取措施： 降低总损耗、提高效率 散热能力 常用的冷却介质：油、空气 油浸式变压器：自冷、油浸风冷、强迫油循环 7500kVA及以下：油浸自冷 10000kVA以上：油浸风冷式（风扇） 大容量变压器：强迫油循环冷却（油泵）,2.2 变压器的空载运行,2019/8/9,河海大学 电气学院,17,一、预备知识,预备知识 分析方法： 电磁关系 平衡方程 等值电路 相量图 述语：初级、次级；原方、副方 空载：原方接电源，副方空载,2019/8/9,河海大学 电气学院,18,一、预备知识,下标约定： 单相变压器 单下标：原方：1；副方：2 双下标：原方：AX；副方：ax 空载：下标加0 三相变压器 原方：首端 A B C， 末端 X Y Z， 零线 N 副方：首端 a b c， 末端x y z ， 零线n 空载：下标加0,2019/8/9,河海大学 电气学院,19,二、电磁物理现象,1.交变的： 2.因为空载： 所以：i0全部用于激磁: 3.主磁通与漏磁通 主磁通：(同时交链N1和N2)，磁路磁阻小，易饱和 漏磁通：(只交链N1或N2(或其部分)，磁路磁阻大，不饱和 4. i0产生电阻压降：i0r1,2019/8/9,河海大学 电气学院,20,二、电磁物理现象,2019/8/9,河海大学 电气学院,21,三、参考方向,u,i,e等均交变，应规定参考正方向。 正方向任意假定，但一般约定俗成如下： U1：参考方向，任意假定， 注意：电压从高电位指向低电位。 I1（I0）：“负载惯例”，由U1决定 ：由I1（I0）根据右手定则 ：与 方向一致：右手螺旋关系（课上画图讲解） 注意：电势从低电位指向高电位。 U2：由E2决定 I2：与E2一致或“负载惯例”,2019/8/9,河海大学 电气学院,22,三、感应电势、电压变比,空载： 很小，所以：,2019/8/9,河海大学 电气学院,23,结论： 1.如果磁能为正弦波，则电势也为正弦波 2.方向：电势滞后磁通90度。 3.变比： 若不计损耗： or: U1E1，U2E2， 则：k=U1/U20,2019/8/9,河海大学 电气学院,24,四、励磁电路模型,分别为：激磁电阻、激磁电抗、激磁阻抗及对应的激磁电流压降。 分别为变压器的铁耗、励磁无功功率。 激磁电阻并非实质电阻，是为计算铁耗引入的模拟电阻。,2019/8/9,河海大学 电气学院,25,五、漏抗,漏磁通产生漏电势，把漏电势也写成阻抗压降形式： 分别为：初级绕组的漏电势、漏电抗、漏电感。 空载时：,2019/8/9,河海大学 电气学院,26,六、电压平衡方程,电磁关系中找所有与“与电压量纲相同的量”。 注意方向 原方： 副方：,2019/8/9,河海大学 电气学院,27,七、等效电路与相量图,等效电路 相量图（课上演示相量图的画法）,2019/8/9,河海大学 电气学院,28,八、空载损耗（空载功率）,电流小 空载损耗主要为铁耗,2019/8/9,河海大学 电气学院,29,九、励磁电流及其三个分量(了解),1. 磁路饱和的影响 如不计饱和，磁通为正弦波，电流也为正弦波。 由于B-H关系的非线性，当为正弦波时，I一定为尖顶波，反之当I为正弦波则为平顶波 尖顶波分解为基波与若干谐波的叠加（主要是三次谐波） 磁化电流：尖顶波与正弦波有等效的有效值的电流。,2019/8/9,河海大学 电气学院,30,图：作图法求励磁电流,2019/8/9,河海大学 电气学院,31,2. 磁滞影响：励磁电流为不对称尖顶波。 含磁滞损耗电流分量为 。 (简称：磁滞电流分量) 3.涡流影响 涡流损耗电流分量为 （简称：涡流电流分量） 是有功分量与电势（ ）同方向 称为磁化电流，不包括有功分量。 铁耗电流 励磁电流,2019/8/9,河海大学 电气学院,32,2.3 变压器的负载运行,2019/8/9,河海大学 电气学院,34,2.3 变压器的负载运行,负载运行：I20,2019/8/9,河海大学 电气学院,35,一、负载运行时的物理现象,1 空载：I2=0 由F1产生 Fm=F1，平衡； 2 负载 I20 F2=N2I20，打破原来平衡， 迫使I1发生变化。 磁势平衡方程：Fm=F1+F2 电流平衡方程： 式中： 为初级电流部分的负载分量。 结论：变压器负载运行原方电流中包括两个分量 （1）激磁电流分量产生主磁场 （2）负载电流分量通过副方提供给负载,2019/8/9,河海大学 电气学院,36,漏电势、漏抗：,原副方均有电流、有磁势、有漏电势。 把漏电势写成阻抗压降形式： 电阻压降： 电磁关系：,2019/8/9,河海大学 电气学院,37,电磁关系,2019/8/9,河海大学 电气学院,38,二、基本方程,2019/8/9,河海大学 电气学院,39,三、归算,目的:便于利用等效电路计算 原则: 折算前后不改变平衡方程 方法：一般将副方归算到原方 1. 电流 原则：归算前后磁势不变 2.电压、电势 电压归算原则：归算前后S（视在功率）不变。 电势归算原则：归算前后电磁功率不变,2019/8/9,河海大学 电气学院,40,三、归算,3.电阻: r2 原则： pcu2不变（副方绕组的铜耗） 4.漏抗 原则：Q2不变 同理 总结： 电流：除 k 电压、电势：乘 k 电阻、电抗、阻抗：乘 k2,2019/8/9,河海大学 电气学院,41,四、归算后的方程,将归算关系代入即可，为便于比较，列出归算前方程： 归算前 归算后,2019/8/9,河海大学 电气学院,42,五、T形等效电路,讲课时解释平衡方程与等效电路的关系,2019/8/9,河海大学 电气学院,43,六、相量图,表示变压器各参量（相量）之间相位关系 步骤：等选参考方向，一般选U2,2019/8/9,河海大学 电气学院,44,七、近似电路与简化电路,近似电路：简化计算，励磁支路移到前面。 简化电路：进一步简化，不计励磁支路影响。 短路电阻与短路电抗 近似电路与简化电路均有误差，简化电路误差更大。,2019/8/9,河海大学 电气学院,45,思考题,Xm的物理意义，希望Xm大好还小好？ 若用空气芯而不用铁芯，则Xm是增加还是减小？ 若原方绕组增加5%，其余不变，则Xm将如何变化？ 若副方绕组增加5%，其余不变，则Xm将如何变化？ 若原副方绕组各增加5%，其余不变，则Xm将如何变化？ 将铁芯面积增加5%，其余不变，则Xm将如何变化？ 将铁芯气隙增加5%，其余不变，则Xm将如何变化？ 电源频率增加20%，其余不变，则Xm将如何变化？,2.4 标么值,2019/8/9,河海大学 电气学院,47,2.4 标么值,1. 定义 标么值实际值基值 右上角“*”表示 2. 基值 即基准值，下标“b”表示。 一般取额定量作基值 原副方有不同的基值 线电压(流)、相电压(流)均有对应的基值。 UN作电压基值： U1b=U1N, U2b=U2N SN作容量基值；Sb = SN 电流、阻击基值通过计算求得： I1b=S1b/U1b ； I2b=S2b/U2b Z1b=U1b/I1b ； Z2b=U2b/I2b 三相系统有相电压、相电流基值和线电压、线电流基基值。,2019/8/9,河海大学 电气学院,48,3. 标么值：下标用“”表示，如 U1*=U1/U1b 4. 优点 计算方便 且易判断计算错误 起到归算的作用 更能说明问题实质，如反应设备运行状态。 例2-3-1 教材P31（阻抗变换，简单）,2.5 变压器参数测定,2019/8/9,河海大学 电气学院,50,2.5 等效电路参数测定,测哪些参数： rm、xm、k、r1、r2、x1、x2 (Zm、Z1、Z2) 两种试验： 空载试验 短路试验,2019/8/9,河海大学 电气学院,51,一、空载试验,1、目的：测： rm、 xm 、k 2、方法：一般在低压侧进行 测量：U1、U2 I0、p0 计算：因空载，I0很小， 不计 3、接线图,2019/8/9,河海大学 电气学院,52,一、空载试验,4、计算方法 注意：电压下标的实际意义 5.在低压侧进行时阻抗应折算 方法：乘 k2,2019/8/9,河海大学 电气学院,53,二、短路试验,1、目的：测： r1、 x1 、 r2、 x2 2、方法：一般在高压侧进行 副方短路，U1逐步增加，直接到I1I1N。 测量：Uk、Ik、pk 计算：因短路，电压很低， 不计（这时的Im不是上面的Im， 其值很小 (因电压很低) 3、接线图,2019/8/9,河海大学 电气学院,54,二、短路试验,4、计算方法 下标k或s均可 rk、xk、Zk分别称短路电阻、短路电抗、短路阻抗。,2019/8/9,河海大学 电气学院,55,二、短路试验,5、温度折算 绕组的电阻与温度有关，应折算到一个统一的温度。,2019/8/9,河海大学 电气学院,56,三、阻抗电压、短路电压,I1I1N时的U1称 UKN=IIN Zk 短路电压百分数： uk = UkN/U1N=(I1N Zk75)/U1N 100% 短路电压百分数（去掉百分号）就是短路阻抗标么值,因为： uk* = (I1N ZK75)/U1N (I1N Zk75)/ (I1N ZN) Zk75ZNZk* 有功分量、无功分量 额定铜耗 当短路试验时I1不等于I1N时:,2019/8/9,河海大学 电气学院,57,例2-5-2 P37-39 （综合计算）,2.6 变压器的运行性能,2019/8/9,河海大学 电气学院,59,2.6 变压器的运行性能,反映变压器性能的指标： 电压变化率(电压调整率) 效率,2019/8/9,河海大学 电气学院,60,一、电压变化率,电压变化率电压调整率 1、原因：由于内部电阻、漏抗，负载时产生阻抗压降，导致输出电压随负载变化。 2、定义式： 3、实用计算式：,2019/8/9,河海大学 电气学院,61,一、电压变化率,4、参数表达式： 取标么值，U1*=1, I1N*=I2N*=1,2019/8/9,河海大学 电气学院,62, 则： 电感性负载 取正，电容性负载 取负。 例 P43,2019/8/9,河海大学 电气学院,63,二、效率,1. 两种损耗： 铁(损)耗 基本铁耗主磁通引起：磁滞损耗、涡流损耗 附加铁耗油箱、其它构件中涡流损耗等 铜(损)耗 基本铜耗电阻损耗 附加铜耗漏磁场集肤效应等效电阻增加等。 总损耗：,2019/8/9,河海大学 电气学院,64,二、效率,2.能流图：,2019/8/9,河海大学 电气学院,65,二、效率,2. 定义式： 3. 参数表达式：,2019/8/9,河海大学 电气学院,66,二、效率,最大效率 “不变损耗可变损耗”时，效率最高 不设负载系数1时效率最大：综合考虑，充分利用变压器。 例：书P46-47,2019/8/9,河海大学 电气学院,67,习题中的共同问题,感应电势什么时最大？ 当线圈平面与磁通正交时，通最大，但磁通的变化率为零；反之，线圈平面与磁通平等时，磁通为零，但磁通的变化率最大；所以感应电势最大。 Xm的物理意义： Xm是与主磁通对应的感抗，反映变压器的磁化能力，或铁芯线圈产生磁场的能力， Xm大，产生相同的磁通所需励磁电流就小。 电抗的物理意义 本质：一个线圈在励磁电流作用下以及该磁场感应电势的能力。 表现：可以是对交变电压的阻碍作用（不严格） 影响因素：,2019/8/9,河海大学 电气学院,68,2.7 三相变压器,2.7.1 三相变压器的磁路 2.7.2 三相变压器的连接组 2.7.3 绕组连接法及磁路对电动势波形的影响,2019/8/9,河海大学 电气学院,69,序,广泛应用 对称时，任何一相可代表整个变压器的运行状态 单相变压器的概念、理论、方程、电路、相量图三相中完全适用 本章只讲三相变压器特有的部分 磁路系统 连接组 绕组接法及磁路系统对电势波形的影响,2019/8/9,河海大学 电气学院,70,2.7.1 三相变压器磁路,一、组式变压器 三个独立的单相变压器组成 各相铁芯、磁通、磁阻等一致,2019/8/9,河海大学 电气学院,71,2.7.1三相变压器磁路,二、芯式变压器 具有共同铁芯 中柱（中间铁芯柱）磁通为三相磁通之和，对称时中柱磁通为零，可省去。 又称三相三铁芯柱式变压器（三相铁芯式变压器） 平面，磁路不完全对称，各相If不完全相同，但相差很小，忽略区别。,2019/8/9,河海大学 电气学院,72,2.7.2 变压器的连结组,一、三相变压器的接法 三相绕组只有两种基本形式： 星形（高压绕组：Y；低压绕组：y)； 三角形(D、d),又分两种： AX-BY-CZ AX-CZ-BY （我国优先使用） 三相变压器连接方式很多，主要有： Yy, YNy, Yyn; Yd, YNd; Dy, Dyn; Dd （原方大写、副方小写，N或n为中点引出。）,2019/8/9,河海大学 电气学院,73,2.7.2 变压器的连结组,图：三相绕组连接法,2019/8/9,河海大学 电气学院,74,二、单相变压器的连接组,同名端 两绕组绕向可: 相同 相反。 原、副边绕组主磁通相同，电动势只能同相或反相， 考虑首未端为人为定义，也有两种可能 所以两绕组之间关系四种形式但其电势关系只有两种可能 同向（夹角0度） 反向（夹角180度）,2019/8/9,河海大学 电气学院,75,图：同极性端有相同首端标志,2019/8/9,河海大学 电气学院,76,图：同极性端有相异首端标志,2019/8/9,河海大学 电气学院,77,三、时钟表示法,三相变压器各电势之间方向关系复杂，但一定是30度的整数倍，引入时钟表示法。 分针（长针）：表示高压绕组线电势 ，固定指向12 时针（短针）：表示低压绕组线电势 ，指向几就是几点钟连接。 单相变压器也可用时钟表示：I,i0;I,i6,2019/8/9,河海大学 电气学院,78,四、三相变压器的连接组,用初次级线电势之间的相位差表示。 1.Yy连接 同铁芯柱相电势只有两种可能：同相、反相。 对应的线电势也有两种可能： 同相:Yy0 反相:Yy6 画法： 原方相电势， 副方相电势，平移相电势，成为符合要求的连接：Y，D 画线电势 ，并使 指向12 画线电势 ,根据 写出连接组名。,2019/8/9,河海大学 电气学院,79,（1） Yy0,课上举两例演示画法,2019/8/9,河海大学 电气学院,80,（2） Yy6,2019/8/9,河海大学 电气学院,81,2. Yd连接,两种：Yd11, Yd1 (1) Yd11,2019/8/9,河海大学 电气学院,82,2) Yd1,2019/8/9,河海大学 电气学院,83,五、标准连接组,为生产使用方便，国家标准规定5种： Y,yn0 Y,d11 YN,d11 YN,y0 Y,y0,2019/8/9,河海大学 电气学院,84,2.7.3 绕组连接法及磁路系统 对电势波形的影响（电专业要求）,磁路饱和，若磁通为正弦波，则磁化电流必须为尖顶波。 尖顶波含有三次谐波电流分量（i3） 关键：原方绕组能否提供三次谐波电流 注意：三相系统中，三次谐波电流同方向 YN连接：可以提供i3 ，这样，磁通，原副方电势均为正弦波，OK Y连接： i3不能流通，磁通不可能为正弦波。复杂，本节分析之,2019/8/9,河海大学 电气学院,85,一、三相变压器组Yy连接,原方Y i3不能流通 磁化电流正弦波 磁通平顶波 分解为基波、三次谐波 分别为原副绕组主生基波电势E1(E11、 E21)、三次谐波电势E3(E13、E23) 。 （其它谐波较小，主要考虑E3） E1滞后190度 E3滞后390度，特别注意：三次谐波尺度上 （课上画图解释）,2019/8/9,河海大学 电气学院,86,e1，e3逐点 相加，合成 电势为尖顶 波 波形畸变 幅值为Em1 Em3之和 幅值增大 (达5060%) 过电压,2019/8/9,河海大学 电气学院,87,结论：三相变压器组不能接成Yy连接。 （Y：但线电势中没有三次谐波电势）,2019/8/9,河海大学 电气学院,88,二、三相铁芯式变压器Yy连接,基本关系同与三相组式变压器相同，即 但对芯式铁芯： 3无路可走 只能通过油、油箱 等构成回路 磁阻很大 3很小 所以，e3很小。,2019/8/9,河海大学 电气学院,89,所以：总电势（合成电势）接近正弦波。 结论：芯式变压器可以接成Yy或Yyn。 但使油箱发热，所以容量不宜太大（1800kVA以下）,2019/8/9,河海大学 电气学院,90,三、三相变压器Yd连接,原方： Y i3不能流通磁化电流正弦波 磁通平顶波有3E3 次级： d 对i3短路 i23环流对原3去磁E3减小相电势接近正弦波,2019/8/9,河海大学 电气学院,91,结论：大容量变压器需接成Yd连接。,2019/8/9,河海大学 电气学院,92,四、Yy附加d形绕组,大容量变压器不能接成Yy连接 实际需要时，可加一d形绕组，提供i3，端点不引出。,2019/8/9,河海大学 电气学院,93,2.8 变压器并联运行,2019/8/9,河海大学 电气学院,94,2.8 变压器并联运行,并联运行 一、必要性 发展 可靠性 检修 负载变化大,2019/8/9,河海大学 电气学院,95,二、并联运行条件,条件 空载：各U2相等，副方无环流 负载： （合理分担负载） 各变压器负载电流同相位。这样，总电流不变情况下，各变压器分担电流最小。,2019/8/9,河海大学 电气学院,96,三、怎样满足条件：,满足条件1，必须： 电压等级相同 连接组相同 变比相同 满足第二条件，必须： 短路阻抗对应相等,2019/8/9,河海大学 电气学院,97,四、变比不完全相同引起：环流,2019/8/9,河海大学 电气学院,98,环流,设两变压器变比分别为k1,k2,且不相等 原方电压U1折算到副方（除k） 从副方看两变压器的短路阻抗为： 副方电压差为： 则环流为 虽电压差很小，但环流并不小。,2019/8/9,河海大学 电气学院,99,要求，环流不大于IN的0.5 一般规定：,2019/8/9,河海大学 电气学院,100,五、并联运行实际容量分配,两变压器并联运行，每台分量容量与其额定容量成正比，与其短路阻抗成反比。 容量小的先满载 并联运行的变压器，必须保证任何一台均不过载。,2019/8/9,河海大学 电气学院,101,2.9 电力系统中的特种变压器,一 三绕组变压器 二 自 耦 变 压 器 三 电压互感器和电流互感器,2019/8/9,河海大学 电气学院,102,一、概念 定义: 每相有三个绕组 用途: 将一个电源电压等级变为两个电源电压等级输出 联络三种电压等级的线路。 绕组安排 一般原则： 1、送电距离的远近损耗最小 2、高压绕组在外，低压在内绝缘方便。 升压变：高低中（由外到内） 降压变：高中低（由外到内）,2.9.1 三绕组变压器,2019/8/9,河海大学 电气学院,103,以各绕组的自感、各绕组间的互感为参数。 设一相三绕组的 自感为 互感为： （互感对称） 电压方程：,二、电压方程,2019/8/9,河海大学 电气学院,104,折算 得到初级，变比： 考虑电流（磁势）方程 最终得到,2019/8/9,河海大学 电气学院,105,其中 为组合电抗 为组合阻抗 注意：组合电抗不是原来的漏电抗，是计算产生的，可能为负值。,三、组合阻抗,2019/8/9,河海大学 电气学院,106,由此得到等值电路 注意：等值电路是指同一相三个绕组之间的关系，不是A、B、C相间关系。,四、等效电路与相量图,2019/8/9,河海大学 电气学院,107,一、结构 只有一个绕组 也可理解为：普通双绕组变压器原副方串联 串联绕组 公共绕组,2.9.2 自耦变压器,2019/8/9,河海大学 电气学院,108,基本方程如下： 自耦变压器的变比是 最终得到 式中 为自耦变压器的短路阻抗，并且是归算到高压测的值。,二 、基本方程,2019/8/9,河海大学 电气学院,109,其简化电路如下： 短路阻抗可由短路试验求得 设串联绕组和公共绕组的变比为 关系：,三、简化电路,2019/8/9,河海大学 电气学院,110,四、电磁容量、标称容量,普通双绕组变压器： 额定容量即电磁容量 自耦变压器：额定容量电磁容量 额定容量：通过容量 电磁容量（绕组容量）：绕组上电压与电流之积 串联绕组： 公共绕组：,2019/8/9,河海大学 电气学院,111,所以：串联部分与公共部分的电磁容量相等， 通过容量与电磁容量之差称传导容量：,2019/8/9,河海大学 电气学院,112,优点： 因为公共部分电流减小 所以： 使用较细的导线 （省材料） 用同样的材料 （S变大） 效率高 使 可变，可造成调压器。 较小的电压变化率和较大的短路电流。 缺点：安全问题，原副方有电的联系，需保护措施。,五、自耦变压器的有缺点及应用范围,2019/8/9,河海大学 电气学院,113,1、类似Tr原理 2、作用：测量、保护、隔离 目的：大电流 小电流 CT 高电压 低电压 PT (与Tr完全一样） 3、使用： a、副方接地。 b、TV副方不能短路。加保险丝（puse） c、TA副方不能开路，可短路（课上用可变负载解释）。 d、TA检修电流表，先短路，再拆表。 e、TA不允许加保险丝（puse）,2.9.3 电压互感器和电流互感器,2019/8/9,河海大学 电气学院,114,2.10 变压器瞬态过程 一、次级侧突然短路 二、空载合闸,2019/8/9,河海大学 电气学院,115,2.10.1 次级侧突然短路,1、瞬态过程 次级突然短路，短路电流很大，可以忽略励磁电流： 则微分方程：（以电流为变量） 其中：Lk变压器的漏感： 化简求得短路电流的通解为：,2019/8/9,河海大学 电气学院,116,2.10.2 次级侧突然短路,其中： 短路阻抗角 短路电流稳态值 短路电流含两项： 稳态分量：iks 瞬态分量: ikt 下面分析两种极端情况,2019/8/9,河海大学 电气学院,117,1. 如突然短路时的初相角,瞬态分量电流 从短路开始就进入稳态: 见图(a),2019/8/9,河海大学 电气学院,118,2. 短路时电压初相角,瞬态分量有最大幅值。 若 得 最大电流幅值出现时时刻在：短路后半个周期。,2019/8/9,河海大学 电气学院,119,电流波形,2019/8/9,河海大学 电气学院,120,二 、过电流的影响,一、发热现象 电流很大 铜耗按电流的平方变化，可达额定铜耗的几百倍 绕组温度急剧升高。 过热保护装置，及时切断电源。 2、电磁力作用 电磁力与电流的平方成正比，作用在绕组上的电磁力时正常运行时的几百倍，所以大型变压器往往设计成具有较大的短路阻抗以限制短路电流。 电磁力与电流同时性,2019/8/9,河海大学 电气学院,121,2.10.2 空载合闸,正常运行时：空载电流很小 I0*为5%左右（大变压器甚至I0*1） 空载合闸时：Im很大 甚至数倍于IN,2019/8/9,河海大学 电气学院,122,一、瞬态过程,设外施电压正弦规律变化，则电压方程式为 求解得 其中：Lav正常运行时平均电感 所以：磁通也包含两部分： 稳态分量 暂态分量,2019/8/9,河海大学 电气学院,123,一、瞬态过程,分析两种极端情况 在初相角 时接通电源，则 瞬态分量幅值最大，最不利情况。 虽磁通并没有大到稳态值的两倍以上，但因过饱和，Im急剧增大，达正常Im在数百倍，或数倍IN 在初相角 时接通电源，则 立即进入稳态,2019/8/9,河海大学 电气学院,124,二.最不利情况合闸磁通波形,2019/8/9,河海大学 电气学院,125,三.变压器空载合闸冲击电流波形,2019/8/9,河海大学 电气学院,126,四、过电流的影响,变压器本身直接危害不大。 无法精确计算最大可能的冲击电流值 实测表明，最不利时合闸，几倍额定电流，比短路电流要小得多 无论从电磁力或温度来考虑，对变压器本身直接危害不大。 但会使保护装置误动作，所以： 限制：串适当阻抗限制之 躲过：保护装置在变压器合闸最初几周要躲过该电流,2019/8/9,河海大学 电气学院,127,2.11 三相变压器的不对称运行 （电专业要求，非电专业可只介绍第一节，且不作要求）,2019/8/9,河海大学 电气学院,128,2.11.1 对称分量法,前面分析：三相对称 实际往往不对称运行 形式： 外部不对称 外加电压 负载 外加电压与负载 内部不对称 分析方法：对称分量法,2019/8/9,河海大学 电气学院,129,若已知 ，则 其中：a为旋转因子： 把 、 、 用三个分量表示： 不对称电压 正序 负序 零序,2.11.1 对称分量法,2019/8/9,河海大学 电气学院,130,2.11.1 对称分量法,将关系式代入，得 不对称电压 正序 负序 零序,2019/8/9,河海大学 电气学院,131,2.11.1 对称分量法,上式中电压分量得系数行列式不为零，即 所以：其逆变式成立：,2019/8/9,河海大学 电气学院,132,二、三相变压器的各序阻抗及其等效电路*,叠加法 不对称系统分解为正、负、零序系统 各序对称 分别求解 叠加 不同相序系统的影响不完全相同，表现的阻抗不相同,2019/8/9,河海大学 电气学院,133,1、正序阻抗 和