chap3三相变压器及运行 东南大学电机学课件ppt课件

1、三相变压器及运转三相变压器及运转l 三相变压器的磁路l 三相变压器的衔接组l 三相电势的波形分析l 变压器的并联运转link三相变压器的磁路及衔接组三相变压器的磁路及衔接组磁路系统各相磁路彼此独立各相磁路彼此相关绕组接法初级、次级绕组的衔接方法初级、次级绕组的线电势之间的相位一、各相磁路彼此独立一、各相磁路彼此独立l各相主磁通以各自铁芯作为磁路。铁芯独立，磁路不关联l各相磁路的磁阻一样，当三相绕组接对称的三相电压时，各相的激磁电流和磁通对称。由三台完全一样的单相变压器按三相衔接方式衔接而成三相组成变压器由三台完全一样的单相变压器按三相衔接方式衔接而成三相组成变压器二、各相磁路彼此相关二、各相磁

2、路彼此相关l经过中间三个芯柱的磁通等于三相磁通的总和。l当外施电压为对称三相电压，三相磁通也对称，其总和A+B+c=0，即在恣意瞬间，中间芯柱磁通为零。l在构造上省去中间的芯柱三相三铁芯柱变压器l三相铁心互不独立 l三相磁路相互关联 l中间相的磁路较短，令外施电压为对称三相电压，三相激磁电流也不完全对称，中间相激磁电流较其他两相为小。l与负载电流相比激磁电流很小，如负载对称，三相电流根本对称。中间相磁路短，磁阻小，激磁中间相磁路短，磁阻小，激磁电流较小电流较小 F=R三、三相变压器的绕组接法三、三相变压器的绕组接法l用大写字母用大写字母A A、B B、C C表示高压绕表示高压绕组的首端，用组的

3、首端，用X X、Y Y、Z Z表示高压表示高压绕组的末端，用小写字母绕组的末端，用小写字母a a、b b、c c表示低压绕组的首端，用表示低压绕组的首端，用x x、y y、z z表示低压绕组的末端。表示低压绕组的末端。l首端首端( (头头) A B C () A B C (高压边高压边) )l a b a b c (c (低压边低压边) )l 末端末端( (尾尾) X Y Z () X Y Z (高高压边压边) )l x y x y z (z (低压边低压边) )l不论是高压绕组或是低压绕组，规范规定只采用星形接法Y或三角形接法D。 星形接法l把三相绕组的三个末端连在一同，而把它们的首端引出l

4、以字母Y表示顺时针方向：A超前B超前C各120度三角形接法l把一相的末端和另一相的首端衔接起来，顺序衔接成一闭合电路l以字母D表示。l 两种衔接顺序lAX-CZ-BYlAX-BY-CZ绕组接法表示绕组接法表示Y，y 或 YN，y 或 Y，ynY，d 或 YN，d：D，y 或 D，yn，D，d。高压绕组接法大写，低压绕组接法小写，字母N、n是星形接法的中点引出标志。四、衔接组别四、衔接组别 表示初级、次级线电势相位关系表示初级、次级线电势相位关系同极性端两个正极性一样的对应端点同极性端两个正极性一样的对应端点单相变压器的组别衔接组的时钟表示单相变压器的组别衔接组的时钟表示三相变压器的组别三相变压

5、器的组别三相变压器的组别三相变压器的组别规范组别规范组别规范组别规范组别同极性端两个正极性一样的对应端点l变压器的初级、次级绕组由同一磁通交链，在某一瞬间高压绕组的某一端为正电位，低压绕组上也必定有一个端点的电位也为正l在绕组旁边用符号表示同极性端一样首端标志同极性端一样首端标志l标有同极性端符号“的一端作为首端l次级电势Eax与初级电势EAX同相位同极性端相异首端标志同极性端相异首端标志l把初级绕组标有“号的一端作为首端，在次级绕组标有“.号的一端作为末端，l次级电势Eax与初级电势EAX反相衔接组的时钟表示l 高压电势看作时钟的长针高压电势看作时钟的长针固定指向时钟固定指向时钟1212点点

6、( (或或0 0点点) ) l 低压电势看作时钟的短针低压电势看作时钟的短针代表低压电代表低压电势的短针所指的时数作为绕组的组号。势的短针所指的时数作为绕组的组号。l同极性端一样首端标志：初级、次级电势相位差为同极性端一样首端标志：初级、次级电势相位差为零度，用时钟表示法为零度，用时钟表示法为I I，1010。l同极性端相异首端标志：初级、次级电势相位差为同极性端相异首端标志：初级、次级电势相位差为180180，用时钟表示法为，用时钟表示法为I I，1616。lI I，1 1表示初级、次级都是单相绕组，表示初级、次级都是单相绕组，0 0和和6 6表示组号。表示组号。单相变压器的规范衔接组单相变

7、压器的规范衔接组I I，1010。三相变压器的组别三相变压器的组别l用初级、次级绕组的线电势相位差来表示用初级、次级绕组的线电势相位差来表示l与绕组的接法和绕组的标志方法有关与绕组的接法和绕组的标志方法有关Y，y衔接衔接1、Y，y0同极性端一样首端标志初级、次级相电势同相位，次级侧线电势Eab与初级侧线电势EAB同相位。Y，y衔接衔接2、Y，y6同极性端相异首端标志次级侧线电势Eab与初级侧线电势EAB相位差180。Y，d衔接衔接1、Y，d11 Eab滞后EAB 330Y，d衔接衔接2、Y，d1 Eab滞后EAB 30规范组别规范组别l五种规范衔接组：Y，yn0；Y，d11，YN，d11；YN

8、，y0，Y、y0。lYN-高压侧的中点可以直接接地或经过阻抗接地l对不同的运用场所，运用不同的规范组别由衔接组画接线图由衔接组画接线图1.画出原方绕组的衔接图2.画出原方电势相量三角形，标出AX,BY,CZ3.画出副方电势相量三角形，据衔接组别，标出ax,by,cz4.在相量图中，同向绕组在同一铁芯柱上，留意同名端5.衔接副方绕组绕组衔接法及其磁路系统对绕组衔接法及其磁路系统对电势波形的影响电势波形的影响l由于磁路饱和，磁化电流是尖顶波。分解为基波分量和各奇次谐波三次谐波最大。 问题在三相系统中，三次谐波电流在时间上同相位，能否存在与三相绕组的衔接方法有关。分析三次谐波电流不能流通所产生的影响

9、。一、三相变压器组一、三相变压器组Y，y衔接衔接l初级为Y衔接，激磁电流中所必需的三次谐波电流分量不能流通磁化电流正弦形l磁通波近似于平顶波l在各次谐波磁通中以三次谐波磁通幅度最大l三次谐波磁通与基波磁通有一样磁路，其磁阻较小，三次谐波电势相当大。其振幅可达基波振幅的50一60。l导致电势波形严重畸变。所产生的过电压有能够危害线圈绝缘。l规定：三相变压器组不能接成Y，y运转。33344. 4mNfE二、三相铁芯式二、三相铁芯式Y，y衔接衔接l三次谐波电流不能流通以及有三次谐波磁通存在三次谐波电流不能流通以及有三次谐波磁通存在l磁路特点：磁路特点：l三相铁芯式变压器的三相磁路彼此相关，三相铁芯式

10、变压器的三相磁路彼此相关，l各相的三次谐波磁通在时间上是同相位各相的三次谐波磁通在时间上是同相位l三次谐波磁通的途径铁芯周围的油、油箱壁和部分铁轭特点：磁阻较大，三次谐波磁通及其三次谐波电势很小磁通接近正弦，相电势接近于正弦波形三相铁芯式变压器可以接成三相铁芯式变压器可以接成Y Y，y y三次谐波磁通经过油箱壁，在其中感应电势，三次谐波磁通经过油箱壁，在其中感应电势，产生损耗，会引起油箱壁部分过热产生损耗，会引起油箱壁部分过热容量限制在容量限制在1800kVA1800kVA以下以下三、三相变压器三、三相变压器YN，y衔接衔接l原边接通三相交流电源后，3次谐波电流均可在原绕组畅通。l在磁路饱和的

11、情况下 ，铁心中的磁通和绕组中的感应电势仍呈(或接近)正弦形，不论是线电势，相电势，不论是原边，还是副边电势，其波形均呈正弦形。四、三相变压器四、三相变压器Y，d衔接衔接l次级侧三角形接法：对三次谐波电势短路，在三角形次级侧三角形接法：对三次谐波电势短路，在三角形电路中产生的三次谐波电流环流。该环流供应电路中产生的三次谐波电流环流。该环流供应励磁电流中所需的励磁电流中所需的3 3次谐波电流分量对原有的三次谐次谐波电流分量对原有的三次谐波磁通起去磁作用，三次谐波电势被减弱，量值是很波磁通起去磁作用，三次谐波电势被减弱，量值是很小的。相电势波形接近正弦波形。小的。相电势波形接近正弦波形。l由初级侧

12、提供了磁化电流的基波分量，由次级侧提供由初级侧提供了磁化电流的基波分量，由次级侧提供了磁化电流的三次谐波分量。了磁化电流的三次谐波分量。l在高压线路中的大容量变压器需接成在高压线路中的大容量变压器需接成Y Y，d d基波电势构成环流？基波电势构成环流？五、三相变压器五、三相变压器D，y衔接衔接l3次谐波电流可流通，磁通呈正弦形，从而每相电势接近正弦波。分析点：分析点：一次侧相电流中能否有三次谐波电流？一次侧相电流中能否有三次谐波电流？磁通中有无三次谐波磁通中有无三次谐波一次侧线电流、相电势与线电势中有无三次谐波一次侧线电流、相电势与线电势中有无三次谐波二次侧电势、电流中能否存在三次谐波二次侧电

13、势、电流中能否存在三次谐波六、六、Y，y衔接附加一组衔接附加一组D衔接第三绕衔接第三绕组组Y，D，yl在铁芯柱另外安装一套第三绕组，三角形衔接，提供三次谐波电流通道小小结结l磁路系统分为各相磁路彼此独立的三相变压器组和各相磁路彼此相关的三相铁芯式变压器l初级绕组、次级绕组，可以接成星形，也可以接成三角形。初级、次级侧对应线电势(或电压)间的相位关系与绕组绕向、标志和三相绕组的衔接方法有关。其相位差均为30的倍数，通常用时钟表示法来阐明其衔接组别l不同磁路构造和不同衔接方法的三相变压器，其激磁电流中的三次谐波分量流通情况不同lY或D型接法在线电势中都不存在三次谐波。思索题思索题l3-1 衔接组的

14、决议要素l3-3 组式变压器不能运用Yy衔接l3-4 大容量变压器不接成Yyl3-6 组式变压器Yy衔接，线电势中无三次谐波与绕组的接法和绕组的标志方法有关三次谐波电势使相电势过高三次谐波磁通经过油箱壁产生漏磁损耗作业作业l习题3-1，3-2l注：画在同一列上，表示绕组绕在一样的铁芯柱上，即有一样的主磁通及其变化。变压器的并联运转l变压器并联运转的意义并联l应具备的条件条件l并联运转负载分配的适用计算公式公式变压器并联运转变压器并联运转l将两台或多台变压器的一、二次绕组分别接在各自的公共母线上，同时对负载供电变压器并联运转的意义变压器并联运转的意义l(1)顺运用电量的添加随着负载的开展，必需相

15、应地添加变压器容量及台数。l(2)提高运转效率当负载随着季节或昼夜有较大的变化时、根据需求调理投入变压器的台数。l(3)提高供电可靠性允许其中部分变压器由于检修或缺点退出并联。理想的并联运转条件理想的并联运转条件l内部不会产生环流内部不会产生环流空载时，各变压器的相应的次级电空载时，各变压器的相应的次级电压必需相等且同相位。压必需相等且同相位。l使全部安装容量获得最大程度的运用使全部安装容量获得最大程度的运用在有负载时，各在有负载时，各变压器所分担的负载电流应该与它们的容量成正比例，各变压器所分担的负载电流应该与它们的容量成正比例，各变压器均可同时到达满载形状。变压器均可同时到达满载形状。l每

16、台变压器所分担的负载电流均为最小每台变压器所分担的负载电流均为最小各变压器的负各变压器的负载电流都应同相位，那么总的负载电流是各负载电流的代载电流都应同相位，那么总的负载电流是各负载电流的代数和。当总的负载电流为一定值时。每台变压器的铜耗为数和。当总的负载电流为一定值时。每台变压器的铜耗为最小，运转经济。最小，运转经济。次级电压必需相等且同相位次级电压必需相等且同相位l1.并联衔接的各变压器必需有一样的电压等级，且属于一样的衔接组。不同衔接组变压器不能并联运转。l2.各变压器都应有一样的线电压变比。l 适用上所并联的各变压器的变比间的差值应限制在0.5以内。目的：防止在并联变压器所构成的回路中

17、产生环流目的：防止在并联变压器所构成的回路中产生环流 负载电流与容量成正比例负载电流与容量成正比例l各变压器应有一样的短路电压分析1。由于衔接组一样，变比一致，可运用并联电路的分流计算方法2。假设各变压器同时到达满载，那么kNNkIIIIkIIZIZIZIUkU22221*knkIIkIknNnkIINIIkINIuuuZIZIZI各变压器的负载电流应同相位各变压器的负载电流应同相位l要求各变压器短路电阻与短路电抗的比值相等。即要求阻抗电压降的有功分量和无功分量应分别相等*3*2*1*3*2*1.rnrrranaaaUUUUUUUU*k*kkrajxrjuuu并联运转负载分配计算公式并联运转负

18、载分配计算公式l假设假设: :各变压器有一样的变比，但有不同的短各变压器有一样的变比，但有不同的短路电压。大容量变压器普通有较大的短路电压。路电压。大容量变压器普通有较大的短路电压。l各变压器的负载电流l总负载电流l负载电流分配关系式l输出功率分配关系式都是复数运算都是复数运算l假定:变压器的电流同相对每一相NNkNNkkUSuUIZZ2*111复数运算简化为代数运算复数运算简化为代数运算结论结论l各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与短路电压成反比。正比，与短路电压成反比。l假设各变压器的短路电压都一样，那么变压器假设各变压器的短路电压都一样，那么变压器的负载分配只与额定容量成正比。各变压器可的负载分配只与额定容量成正比。各变压器可同时到达满载，总的安装容量得到充分利用。同时到达满载，总的安装容量得到充分利用。*:knNnkIINIIkINInIIIuSuSuSSSSl普通电力变压器的uk