三相变压器教学课件PPT.pptx

1,1,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,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。,3,3,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；,4,4,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。,5,一.三相组式变压器的磁路系统 把三台独立的单相变压器的绕组按一定方式作三相联接，构成一台三相变压器。,a,b,c,a,c,b,x,y,z,a,c,b,x,y,z,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,6,6,二. 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。,7,7,8,8,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。,9,三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。,10,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,11,11,（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,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。,12,二、单相变压器的联接组,显然单相绕组原副边有两种电势相位关系： eax和eax同相位； eax和eax相位相反。 原副边有电势相位关系有：绕组标志与极性有关,单相绕组原副边电势相位关系 eax和eax的相位关系,13,13,二、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：标志变压器高、低压绕组的相位关系。,14,14,连接组的时钟表示,高压电势看作时钟的长针固定指向时钟12点(或0点) 低压电势看作时钟的短针代表低压电势的短针所指的时数作为绕组的组号。,15,15,一、二次绕组的同极性端同标志时，一、二次绕组的电动势同相位。,一、二次绕组的同极性端异标志时，一、二次绕组的电动势反相位。,单相变压器的标准联结组为ii0（i/i-12）。,二、单相变压器的联接组,16,16,三.三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。,17,u1a,u1b,u1c,u2a,u2b,u2c,u2a,u2b,u2c,u2a,u2b,u2c,四、三相变压器的联接组,三相变压器的标志,18,三相变压器高、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，联接组号是用来反映三相变压器绕组的联接方式及对应线电势之间相位关系的。 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 的整数倍，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。 同单相变压器类似，把高压边的线电势作为长针，固定指向钟表盘的12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组号。,四、三相变压器的联接组,19,19,a b c,x y z,a z,b,c y,x,a b c,x y z,a,b,x y z,c,三相变压器的电路连接与电势位型图,20,20,找出原,副边 与 的相位关系,yy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,yy4,1200,21,21,（1）在接线图上标出各相电势相量；,（2）画出原绕组电动势相量位形图；,（3）根据同一铁心柱上原、副绕组感应电动势的相位关系， 画出副边绕组电动势位形图。将“a”点与“a”点重合，使相位关系更直观。,（4）比较原、副绕组线电动势 与 的相位关系。 根据钟点法确定联接组别。,联接组的判别:,22,22,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,1800,23,23,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yy4、yy8连接组别。,yy连接,同名端在对应端，对应的相电势同相位，线电动势也同相位，连接组别为yy0。,同理，若异名端在对应端，可得到yy6、yy10和yy2连接组别。,a b c,x y z,a b c,x y z,24,24,a b c,x y z,a b c,x y z,b,x y z,c,a a,b,c,3300,yd11,yd连接,25,25,a b c,x y z,a b c,x y z,b,x y z,c,a a,b,c,300,yd1,26,26,yd连接,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yd3、yd7连接组别。,同理，若异名端在对应端，可得到yd5、yd9和yd1连接组别。,同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电势 相差3300，连接组别为yd11。,a b c,x y z,a b c,x y z,b,x y z,c,a a,b,c,3300,yd11,27,27,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,28,28,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。,五.三相变压器的联接组,29,29,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。,五.三相变压器的联接组,30,30,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，相位相同 ，即有：,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。,31,31,32,32,结论： 不饱和时，正弦的由正弦i0产生。 饱和时: 正弦的必须由尖顶的i0产生。如果i0仍为正弦，则产生的是平顶波。 平顶的中含有较大的3次谐波磁通，如果不加以抑制，将产生含有3次谐波的感应电势。,33,33,一.y，d联结的组式变压器电势波形,原边加对称三相电源i1，由于原边为yd联接,三次电流无法通过， 正弦, ,(原边),t,i0,0,t1,t,0,1,3,三次谐波电流在y联接的绕组中无法流通,34,34,t,0,1,3,t, e,0,1,3,e11,e13,e1=e11+ e13,原边绕组中，相电势e1=e11+ e13 (尖顶波e1),希望e13越小越好.,35,35,在三相变压器组式中,各相磁路互不相干， 3在主磁路中、rm磁小， 3较大且,相当大,电势波形严重变形,一.y，y联结的组式变压器电势波形,36,36,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,37,37,3.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。,38,38,3.y，d联结和d，y联结变压器的电势波形,(1)原边y电流中无i3i正弦平顶,相电势有三次谐波 副边内有三次电流i3 ,消弱了 ,使e13减小，故相电势近似正弦,a,b,c,a,b,c,39,39,问: e13会不会减小至0?,(2) 外加u正弦 il正弦 ,削弱,yd联接,原边绕组y联接， 空载电流三次谐波不能流通， 主磁通和原、副边绕组相电势中出现三次谐波分量。 副边绕组联接，三次谐波同相位、同大小，形成三次谐波电流。 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。 主磁通接近正弦波。相电势为正弦波，线电势也为正弦波。,40,40,dy连接组的电势波形: 原边il正弦，沿内部i3，所以，i0尖顶，e呈正弦,a,b,c,a,b,c,dy联接,原边绕组中空载电流的三次谐波分量可以流通。 磁通为正弦波， 相电势为正弦波，线电势为正弦波。,41,41,结论：在三相变压器中， 希望在原边或副边绕组中有一个接成三角形，保证相电势接近正弦波，避免畸变。,yy联接组的电势波形,yd连接组的电势波形,dy连接组的电势波形,组式：相感应电势为尖顶波；线电势仍为正弦波。 心式：主磁通、感应电势接近正弦波；线电势仍为正弦波,主磁通接近正弦波，相电势为正弦波，线电势也为正弦波。,磁通为正弦波， 相电势为正弦波，线电势为正弦波,42,42,a,b,c,a,b,c,大容量yy联接，铁心另加绕租接成，为i3提供通路,第三绕组：超高压/大容量电力变压器，常加一个三角形的第三绕组提供3次谐波励磁电流的通路。以改善电势波形。,43,43,第四节 变压器的并联运行,主要内容 变压器并联运行的理想情况； 变压器并联运行的条件； 不满足条件的后果,44,44,（a） 三线图 (b) 单线图 图413 三相y，y接法变压器的并联运行,并联运行：两台或多台变压器的原绕组和副绕组出端分别并联在一起，各接在原副边母线上共同对负载供电。,45,45,变压器并联运行有以下优点： （1）提高供电的可靠性。并联运行的变压器，如果其中一台发生故障或检修，另外的变压器仍照常运行，供给一定的负载。 （2）提高运行效率。并联运行变压器可根据负载的大小调整投入并联的台数，从而减小能量损耗，提高运行效率。 （3）减少备用容量，并可随用电量的增加，分批安装变压器，减少初次投资。,第四节 变压器的并联运行,46,46,1.空载时，各变压器互不相干，没有环流，原边仅有空载电流。 2.负载后，各变压器分担的负载电流按其额定容量成比例分配，其电流标幺值相同，各台可以同时满载。 3.负载后，各变压器负载电流同相位使共同承担的电流最大。,希望：,47,47,1. 变压器理想的并联条件,（1）各变压器的一次和二次额定电压相等，即各变压器变比相等； （2）各变压器一次和二次线电压的相位差相同，即各变压器连接组别相同； （3）各变压器的阻抗电压标幺值相等，短路阻抗角也相等。,第四节 变压器的并联运行,48,48,并联运行的每台变压器的输出电流都同相位时，整个并联组的输出电流才能最大化，各台变压器的装机容量才能充分利用。,49,49,（a）并联接线示意图 （b）简化等效电路图 图414 变比不等时变压器的并联运行,2.变比不相等时变压器的并联运行,第四节 变压器的并联运行,50,50,并联变压器即使有很小的电位差存在，由于短路阻抗值很小， 也会在并联变压器中产生很大的环流。如变压器变比差1时，环流可达额定值的10。环流不同于负载电流，在变压器空载时，环流就已经存在，它的存在将占用变压器的一部分容量，使变压器空载损耗增加，带负载能力降低。 因此，变压器制造时，应对变比误差加以严格控制，一般要求,2.变比不相等时变压器的并联运行,51,51,3.联结组别不同时的并联运行,此时的相位差等于二次侧线电压，这个相位差将在变压器中引起很