电机学-变压器

1、二五年八月电机学培训课程讲稿（专为东电准备）编撰 胡雪松第三章 变压器第三章 变压器3.1 概述3.2 变压器的空载运行3.3 变压器的负载运行3.4 变压器的等效电路3.5 等效电路参数测定3.6 标幺值3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.8 三相变压器3.9 变压器的并联运行3.10 自耦变压器3.11 仪用互感器3.1 概述一、变压器的用途二、变压器的分类三、变压器的结构四、变压器的铭牌数据五、变压器各电磁量的正方向规定第三章 变压器电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一、变压器的用途3.1 概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）作用将一种电压、电流的交流电转换为

2、同频率的另一种电压、电流的电能一、变压器的用途电力变压器（升压、降压、配电）电焊、电炉、电解化工行业（整流变压器）信息转换（磁电传感器）测控系统（互感器、脉冲变压器）试验设备（调压器）3.1 概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）二、变压器的分类按用途分类电力变压器（升压、降压、配电、联络）、试验变压器（调压、高压试验）、测量变压器、特殊用途变压器（电炉、电解、电焊、晶阐管线路、电磁传感器、脉冲变压器）按相数分类单相、三相、多相变压器按每相绕组数分类单绕组、双绕组、三绕组、多绕组变压器3.1 概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）二、变压器的分类（续）按铁心结构分类心式、壳式、渐开线式、幅射式

3、变压器按冷却方式分类油浸式变压器（自冷、风冷、强迫油循环冷却）、干式变压器、充气变压器按容量大小分类小型（10-630kVA）、中型（800-6300kVA）、大型（8000-63000kVA）、特大型（90000kVA）3.1 概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）三、变压器的结构(油浸式电力变压器)器身油箱出线装置冷却装置1.保护装置3.1 概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.器身结构3.1 概述变压器的结构电机学培训课程讲稿（专为东电准备）铁心结构绕组结构绝缘结构1）铁心结构3.1 概述变压器的结构（器身结构）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）心式铁心 心柱 铁轭1）铁心结构（续一

4、）3.1 概述变压器的结构（器身结构）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）铁心柱截面图（一）正方形铁心十字形（两级）铁心多级铁心1）铁心结构（续二）3.1 概述变压器的结构（器身结构）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）铁心柱截面图（二）油槽与钢片平行油槽与钢片垂直1）铁心结构（续三）3.1 概述变压器的结构（器身结构）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）铁心钢片的交叠式装配避免涡流在片间流动，缝隙小，励磁电流小，改善空载性能；紧固件少，结构简单。1）铁心结构（续四）3.1 概述变压器的结构（器身结构）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）心式铁心结构特点：铁心叠装方便绕组装配和绝缘比较容易散热条件较好

5、采用心柱加旁轭式结构时可降低铁心高度是电力变压器中常用的铁心结构1）铁心结构（续五）3.1 概述变压器的结构（器身结构）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）壳式铁心单相壳式铁心三相壳式铁心1）铁心结构（续六）3.1 概述变压器的结构（器身结构）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）壳式铁心的装配方法1）铁心结构（续七）3.1 概述变压器的结构（器身结构）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）壳式铁心结构特点：结构坚固，机械强度高，绕组能承受较大的电磁力制造工艺复杂，耗用材料较多绝缘较困难，散热不好用于低电压、大电流场合或微小型变压器2）绕组结构3.1 概述变压器的结构（器身结构）电机学培训课程讲稿（专为

6、东电准备）同心式绕组用于心式变压器，高、低压绕组均为圆筒形，同心地套在铁心上；低压绕组靠近铁心，高压绕组在外面，之间有油道。有圆筒式、连续式、纠结式、螺旋式、分段式、箔式等结构。结构简单，制造方便。2）绕组结构（续）3.1 概述变压器的结构（器身结构）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）交叠式绕组用于壳式变压器；高、低压绕组分成若干个线饼沿心柱高度交错排列；低压绕组的两个“半线饼”靠近铁轭。漏抗小，机械强度好，引出线好布置，易于构成多条并联支路。3）绝缘结构3.1 概述变压器的结构（器身结构）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）主绝缘绕组与铁心之间、同相的高压和低压绕组之间、相绕组之间、绕组与油箱

7、之间的绝缘。主绝缘采用油与绝缘隔板结构。纵绝缘绕组匝间、层间、线饼间、线段间的绝缘。匝间主要是导线绝缘（小型变压器用漆包绝缘，大中型变压器用电缆纸或纱包绝缘）；层间用电缆纸、电工纸板或油隙绝缘；线饼间、线段间一般用油隙绝缘。2.油箱结构3.1 概述变压器的结构电机学培训课程讲稿（专为东电准备）油箱包括箱体、变压器油和附件箱体箱壁通常为椭圆形，有平板式（20kVA以下）、波纹式（20-30kVA）、管式（30-2000kVA）和散热器式（2500kVA以上）；箱盖有平顶形和拱顶形；箱底有沉积器。2.油箱结构（续）3.1 概述变压器的结构电机学培训课程讲稿（专为东电准备）变压器油既是绝缘介质，又是

8、散热媒介，要求介电强度高、燃点高、运动粘度低、凝固点低、杂质和水分少、酸碱度低。在较高温度下长期与空气接触还会氧化，产生悬浮物，增加酸碱度，降低绝缘强度。附件放油阀门、小车、接地螺栓、铭牌等。3.出线装置（绝缘套管）3.1 概述变压器的结构电机学培训课程讲稿（专为东电准备）由中心导电杆和瓷套两部分组成1kV以下用实心瓷质套管10-35kV用空心充气（油）套管110kV以上用电容式充油套管高压套管外形为多级伞形。4.冷却装置3.1 概述变压器的结构电机学培训课程讲稿（专为东电准备）油浸自冷变压器油通过自然对流将热量带到油箱壁，再以空气对流方式散发出去油浸风冷在散热器上加装风扇油浸水冷将外部冷却水

9、通入箱体内加快冷却强迫油循环冷却用油泵将热油送往冷却器，冷却后再送回变压器，分为风冷式和水冷式4.冷却装置（续一）3.1 概述变压器的结构电机学培训课程讲稿（专为东电准备）油浸自冷4.冷却装置（续二）3.1 概述变压器的结构电机学培训课程讲稿（专为东电准备）油浸风冷4.冷却装置（续三）3.1 概述变压器的结构电机学培训课程讲稿（专为东电准备）油浸水冷4.冷却装置（续四）3.1 概述变压器的结构电机学培训课程讲稿（专为东电准备）强迫油循环风冷4.冷却装置（续五）3.1 概述变压器的结构电机学培训课程讲稿（专为东电准备）强迫油循环水冷5.保护装置3.1 概述变压器的结构电机学培训课程讲稿（专为东电

10、准备）1）储油柜2）气体继电器3）安全气道四、变压器的铭牌数据额定容量（视在功率）SN ，VA、kVA或MVA额定（线）电压U1N /U2N ，V或kV额定（线）电流I1N /I2N ，A额定频率f，Hz相数绕组联结图和联结组号漏阻抗标幺值或阻抗电压uk3.1 概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）四、变压器的铭牌数据（续一）额定效率额定温升运行方式（长期或短期）变压器的总重量变压器油的重量变压器器身的重量外形尺寸3.1 概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）四、变压器的铭牌数据（续二）二次侧额定电压是指变压器一次侧在额定分接头处接有额定电压时，二次侧的空载电压。通常把双绕组变压器的一次绕组和

11、二次绕组额定容量设计处相等，而三绕组变压器的额定容量则指容量最大的绕组的额定容量。3.1 概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）NNNNNIUIUS2211NNNNNIUIUS221133双绕组单相变压器双绕组三相变压器五、变压器各电磁量的正方向规定3.1 概述电机学培训课程讲稿（专为东电准备）对电压和电流，一次侧为“电动机惯例”，二次侧为“发电机惯例”；电流、电动势与磁通满足“右手螺旋关系”。3.2 变压器的空载运行一、空载时的电磁量二、空载时的磁通三、空载时的感应电动势四、空载时的电压平衡方程五、励磁电流六、空载时的等效电路第三章 变压器电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一、空载时的电磁量

12、3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）空载电流空载磁动势主磁通一次侧漏磁通一次侧电动势二次侧电动势二次侧空载电压二、空载时的磁通3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）主磁通同时交链一、二次绕组的磁通。主磁路为铁心，存在饱和现象。主磁通起传递能量的作用。空载时主磁通占总磁通的绝大部分。漏磁通由某个绕组产生且只与该绕组交链的磁通（空载时只有一次侧漏磁通）。漏磁路主要由非铁磁材料构成，不考虑饱和。漏磁通不起传递能量的作用，而只是在对应绕组中产生感应电动势。空载时漏磁通仅占总磁通的0.1% - 0.2%。二、空载时的磁通（续一）3.2 变压器的空载运行电机学培训

13、课程讲稿（专为东电准备）通常要求主磁通以电源频率随时间按正弦规律变化tmsin通常认为漏磁通也随时间按正弦规律变化tmsin11三、空载时的感应电动势3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）主磁通产生的感应电动势漏磁通产生的感应电动势1.主磁通产生的感应电动势3.2 变压器的空载运行空载时的感应电动势电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一次侧感应电动势瞬时值2sincos1111tNtNdtdNemm电机学培训课程讲稿（专为东电准备）二次侧感应电动势瞬时值2sincos2222tNtNdtdNemm1.主磁通产生的感应电动势（续一）3.2 变压器的空载运行空载时的感应电动势电机

14、学培训课程讲稿（专为东电准备）一、二次侧感应电动势有效值相量mmmfNjfNjNjE111144. 4222mfNjE2244. 41.主磁通产生的感应电动势（续二）3.2 变压器的空载运行空载时的感应电动势电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.主磁通产生的感应电动势（续三）3.2 变压器的空载运行空载时的感应电动势2.漏磁通产生的感应电动势3.2 变压器的空载运行空载时的感应电动势电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一次侧漏电动势瞬时值2sin2sin2010101211011111tILdttIdLdtdiNdtiNdNdtdNe2.漏磁通产生的感应电动势（续）3.2 变压器的空载运行空载时

15、的感应电动势电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一次侧漏电动势有效值相量10101XI jLI jE一次侧漏电抗121121112fNNLX四、空载时的电压平衡方程3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一次绕组电压方程二次绕组电压方程变比1.一次绕组电压方程3.2 变压器的空载运行空载时的电压平衡方程电机学培训课程讲稿（专为东电准备）10111011010110111ZIEjXRIERIXI jERIEEU相量方程1.一次绕组电压方程（续）3.2 变压器的空载运行空载时的电压平衡方程电机学培训课程讲稿（专为东电准备）11EU空载时，近似有mfNEU11144. 42.二次绕组

16、电压方程3.2 变压器的空载运行空载时的电压平衡方程电机学培训课程讲稿（专为东电准备）220EU由于空载运行220EU3.变比3.2 变压器的空载运行空载时的电压平衡方程电机学培训课程讲稿（专为东电准备）21212144. 444. 4NNfNfNEEkmm一、二次绕组电动势之比称为变比20121UUEEk五、励磁电流3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）考虑饱和影响考虑磁路（铁心）饱和的影响后，若主磁通为正弦波形，则空载电流必为“尖顶波”五、励磁电流（续一）3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）考虑饱和影响“尖顶波”形的空载电流可分解为基波（与主磁通同

17、频率）及3、5、7、一系列奇次的高次谐波，k次谐波的频率是基波频率的k倍。 （k = 3，5，7， ） 平顶波磁通五、励磁电流（续二）3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）考虑饱和影响引入正弦形的等效励磁电流 来代表实际的非正弦波形。其频率为基波频率；相位与基波相同；大小（有效值）为2052032010IIII五、励磁电流（续三）3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）考虑饱和及磁滞影响考虑磁滞影响后，不仅使空载电流波形发生畸变，而且使其基波相位前移，即相位超前主磁通一个不大的角度。五、励磁电流（续四）3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准

18、备）考虑铁耗影响综合考虑磁滞和涡流影响后，等效励磁电流的相位超前于磁通一个角度，称为铁耗角。六、空载时的等效电路3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）空载电流的两个分量将空载电流分解为磁化电流和铁耗电流两个分量FeIII0六、空载时的等效电路（续一）3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）磁化电流与电动势的关系iN1dtdiLdtdiNdtdNe12111XI jILjE11六、空载时的等效电路（续二）3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）铁耗电流与电动势的关系FeFeRIE1铁耗电阻由下式规定FeFeFeRIp2六、空载时的等效电路（

19、续三）3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）励磁电流与电动势的关系FeFeRjXEIII1110六、空载时的等效电路（续四）3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）励磁等效电路六、空载时的等效电路（续五）3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）励磁阻抗mmmZIjXRIE001mmmjXRZ六、空载时的等效电路（续六）3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）励磁电阻222XRXRRFeFemmmFeRIp2六、空载时的等效电路（续七）3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）励磁电抗222XRRXXFeF

20、emmmmNLX21六、空载时的等效电路（续八）3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）铁耗角的计算mmXRarctan六、空载时的等效电路（续九）3.2 变压器的空载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）变压器空载运行等效电路3.3 变压器的负载运行一、负载时的电磁量二、磁动势及一/二次电流关系三、二次电压/电流关系四、变压器的基本方程式五、几点补充说明第三章 变压器电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一、负载时的电磁量3.3 变压器的负载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一、负载时的电磁量（续）3.3 变压器的负载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）二. 磁动势及一、

21、二次电流关系3.3 变压器的负载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）负载时的合成磁动势2211210ININFFF产生主磁通的一、二次绕组合成磁动势，即负载时的励磁磁动势。二. 磁动势及一、二次电流关系（续一）3.3 变压器的负载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）合成磁动势的大小合成磁动势的数值取决于主磁通的数值主磁通的大小取决于一次绕组感应电动势的大小通常把变压器的漏阻抗设计得很小，即便在额定负载下，I1NZ1 U1N负载时的主磁通与空载时相比变化很小，可认为合成磁动势仍为空载磁动势，大小为I0N1 。二. 磁动势及一、二次电流关系（续二）3.3 变压器的负载运行电机学培训课程讲稿（专

22、为东电准备）磁动势平衡方程210FFF221101INININ二. 磁动势及一、二次电流关系（续三）3.3 变压器的负载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一、二次电流关系21210INNIILIIIkIINNII1020212011三、二次电压/电流关系3.3 变压器的负载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）二次侧漏电动势有效值相量22222XI jLI jE二次侧漏电抗222222222fNNLX三、二次电压/电流关系（续）3.3 变压器的负载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）二次侧电压平衡方程222222222222ZIEjXRIERIEEU四、变压器的基本方程式3.3 变压器的

23、负载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一、二次电压平衡方程2222ZIEU1111ZIEU（1）（2）四、变压器的基本方程式（续一）3.3 变压器的负载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一、二次电动势关系方程21EkE（3）四、变压器的基本方程式（续二）3.3 变压器的负载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）磁动势平衡方程021IkII（4）四、变压器的基本方程式（续三）3.3 变压器的负载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）励磁支路电压/电流关系方程mZIE01（5）四、变压器的基本方程式（续四）3.3 变压器的负载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）负载方程LZIU22（6）

24、五、几点补充说明3.3 变压器的负载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）基本方程式不仅适用于单相变压器，也适用于三相变压器，但全部电磁量都是指一相的值主磁路的磁导很大，Xm很大，由很小的电流就能产生较大的主磁通，I0=（0.02-0.1）I1N，运行中其值变化不大漏磁路主要由非铁磁材料构成，对应的一、二次漏电抗都很小五、几点补充说明（续）3.3 变压器的负载运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）主磁通虽然是由励磁磁动势或励磁电流产生，但其大小却决定于端电压的大小当变压器接额定电压负载运行时，由于m、E1、E2数值变化不大，且Z1 、Z2数值很小，因此U2的大小变化也不大，属恒压源性质。若减小

25、负载阻抗，则能增大二次电流，而一次电流也相应增大；反之亦然。3.4 变压器的等效电路一、基本方程的电路表达二、折算法三、折算后的基本方程式四、T型等效电路五、近似（型）等效电路六、简化等效电路第三章 变压器电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一、基本方程的电路表达3.4 变压器的等效电路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）二、折算法3.4 变压器的等效电路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）折算应遵循的原则（将二次回路折算）折算前后，二次回路自身的电磁关系保持不变（电路的拓扑关系不变）1.二次回路折算后，不能对一次回路及励磁支路产生影响二、折算法（续一）3.4 变压器的等效电路电机学培训课程讲稿（专

26、为东电准备）折算思路（第一步）2222ZIEU212EkEE2222ZIEU2222ZI kEkUk22UkU22EkE二、折算法（续二）3.4 变压器的等效电路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）折算思路（第二步）mfNE1144. 4mfNE2244. 4mNfE2244. 412EE12NN 二、折算法（续三）3.4 变压器的等效电路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）折算思路（第三步）22FF2221ININ221221IkINNI二、折算法（续四）3.4 变压器的等效电路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）折算思路（第四步）2222ZIEU2222ZI kEkUk22222ZkkIEkUk

27、222ZkZ 二、折算法（续五）3.4 变压器的等效电路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）折算方法（将二次侧折算到一次侧）对电压、电动势，将实际值乘以k对电流，将实际值除以k对阻抗（电阻、电抗），将实际值乘以k2v将二次侧折算到一次侧时，负载支路也要折算。v若要将一次侧折算到二次侧，则将上述 k 换为1/k ，并且应将励磁支路按同样的规则一同折算。二、折算法（续五）3.4 变压器的等效电路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）折算前后，功率因数不变22222222tantanRkXkRX二、折算法（续六）3.4 变压器的等效电路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）折算前后，有功功率不变2222222

28、22coscoscosPImUkIkUmIUmP222222222222CuCuPRmIRkkImRImP二、折算法（续七）3.4 变压器的等效电路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）折算前后，无功功率不变222222222sinsinsinQImUkIkUmIUmQ三、折算后的基本方程式3.4 变压器的等效电路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）2222ZIEU1111ZIEU21EE021IIImZIE01LZIU22四、T型等效电路3.4 变压器的等效电路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）五、近似（型）等效电路3.4 变压器的等效电路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）五、近似（型）等效电路（

29、续）3.4 变压器的等效电路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）21RRRk21XXXk21ZZjXRZkkk六、简化等效电路3.4 变压器的等效电路电机学培训课程讲稿（专为东电准备）kkXI jRIUU11213.5 等效电路参数测定一、空载试验二、短路试验第三章 变压器电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一、空载试验空载试验目的空载试验方法空载试验结果励磁阻抗计算注意事项3.5 等效电路参数测定电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.空载试验目的3.5 等效电路参数测定空载试验电机学培训课程讲稿（专为东电准备）通过空载试验，测取变压器的一次侧电压（电源电压）、二次侧开路电压、空载损耗、空载电流，

30、计算变压器的变比和励磁阻抗参数。2.空载试验方法3.5 等效电路参数测定空载试验电机学培训课程讲稿（专为东电准备）调节一次侧电压由0逐渐升高到1.15U1N，逐点测量空载电流I0、空载损耗p0，并在U1N处或其附近测量二次电压U20。3.空载试验结果3.5 等效电路参数测定空载试验电机学培训课程讲稿（专为东电准备）201UUkN4.励磁阻抗计算3.5 等效电路参数测定空载试验电机学培训课程讲稿（专为东电准备）mZZZ10010IUZZm2000IpRRmmRRR1022mmmRZX5.注意事项3.5 等效电路参数测定空载试验电机学培训课程讲稿（专为东电准备）励磁阻抗随磁路的饱和状态而发生变化，

31、而变压器常运行于额定电压附近，因此一般取额定电压附近的值来计算；为了试验时的安全和测量方便，空载试验常在低压侧加电，因此，计算出的数据是折算到低压侧的，如果需要折算到高压侧的值，则应将各参数乘以 k2 ；5.注意事项（续）3.5 等效电路参数测定空载试验电机学培训课程讲稿（专为东电准备）在对三相变压器作试验时，由于三相磁路可能不对称，各相空载电流可能不相等，取其平均值作为空载电流用于计算参数；对于三相变压器，试验测出的电压、电流都是线值，测出的功率是三相功率，应将它们都换算为一相的值后再用前述公式（包括变比）计算。二、短路试验短路试验目的短路试验方法短路试验结果短路阻抗计算注意事项3.5 等效

32、电路参数测定电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1.短路试验目的3.5 等效电路参数测定短路试验电机学培训课程讲稿（专为东电准备）通过短路试验，测取变压器的一次侧电压（电源电压）、一次侧短路电流、短路损耗，计算变压器的短路阻抗参数，从而得到一、二次侧的漏阻抗参数。2.短路试验方法3.5 等效电路参数测定短路试验电机学培训课程讲稿（专为东电准备）调节一次侧电压由0逐渐升高，使短路电流由0增加到1.2I1N，逐点测量短路电流Ik、短路损耗pk。3.短路试验结果电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.5 等效电路参数测定短路试验4.短路阻抗计算电机学培训课程讲稿（专为东电准备）21XXXkkkkIUZ2

33、kkkIpR 21RRRk22kkkRZX3.5 等效电路参数测定短路试验4.短路阻抗计算（续一）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）221kRRR3.5 等效电路参数测定短路试验221kXXX4.短路阻抗计算（续二）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）5 .234755 .23475kCkRR275275CkkCkRZX3.5 等效电路参数测定短路试验铜导线2257522575kCkRR铝导线5.注意事项电机学培训课程讲稿（专为东电准备）为了提高测量精度并避免过大的短路电流，短路试验常在高压侧加电，因此，计算出的数据是折算到高压侧的，如果需要折算到低压侧的值，则应将各参数除以 k2 ；3.5 等

34、效电路参数测定短路试验5.注意事项（续）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）在对三相变压器作试验时，由于三相磁路可能不对称，各相短路电流可能不相等，取其平均值作为短路电流用于计算参数；对于三相变压器，试验测出的电压、电流都是线值，测出的功率是三相功率，应将它们都换算为一相的值后再用前述公式计算。3.5 等效电路参数测定短路试验3.6 标幺值一、标幺值的定义二、基值的选择方法三、使用标幺值的优点第三章 变压器电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一、 标幺值的定义3.6 标幺值电机学培训课程讲稿（专为东电准备）将某一物理量的实际值与一个选定的同单位的固定数值进行比较，它们的比值就称为该物理量的标幺值（

35、per unit value），并将选定的那个同单位固定数值称为基值（base value）。标幺值=实际值（任意单位）基值（与实际值同单位）二、 基值的选择方法3.6 标幺值电机学培训课程讲稿（专为东电准备）原则上可以任意选择基值，但通常会以额定值作为对应量的基值。对于电路计算而言，四个基本物理量U、I、Z、S中，只有两个量可任意选择基值，另外两个则根据电路的基本定律确定。bbbbbbNbNbIUZIUSIIUU 二、 基值的选择方法（续一）3.6 标幺值电机学培训课程讲稿（专为东电准备）对三相系统，相电压（流）选择额定相电压（流）为其基值，线电压（流）选择额定线电压（流）为基值。在三相电路

36、中，阻抗及其标幺值均只有每相的值，而不存在“线”的概念。对于折算后的物理量，其基值应当选为折算后对应的额定值。二、 基值的选择方法（续二）3.6 标幺值电机学培训课程讲稿（专为东电准备）当系统中装有多台设备时，可选定某一特定的功率作为整个系统的基准功率，此时系统中各装置的标幺值都应换算为基准功率对应的标幺值。 bbSSSQPSQP1*1*, 1*1*,bbSSZXRZXR三、使用标幺值的优点3.6 标幺值电机学培训课程讲稿（专为东电准备）采用标幺值表示电压、电流时，可直观地看出电机或变压器的运行情况；对三相系统，线值的标幺值与相值的标幺值相等；折算前后的标幺值一样；变压器负载时，一、二次侧的标

37、幺值相等（称为负载因数或负载系数）；采用标幺值可简化某些公式；三、使用标幺值的优点（续）3.6 标幺值电机学培训课程讲稿（专为东电准备）对相同类型的电机或变压器，无论容量相差多大，其性能指标和参数的标幺值变化范围很小；某些不同物理量具有相同的标幺值，如*1*1RpCu当短路电流为额定电流时若一次电流为额定电流*kkZu *111RRIN3.7 变压器的运行性能一、电压调整率二、效率第三章 变压器电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一、电压调整率定义3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一次侧加额定电压，二次侧负载性质保持不变，从空载到负载时，二次侧电压的相对变化量。%1001

38、%100%100%100*212122220220UUUUUUUUUUUNNNN一、电压调整率（续一）计算方法3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）%100sincos2*2*kkXRU2*12*1*2sincos1kkXIRImUU一、电压调整率（续二）特点3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）U取决于变压器的短路参数、负载大小和负载性质。 时，U为正且很小； 时， U为正； 时， U可能为正也可能为负，为负值的条件是0209020902*2arctan90kkXR一、电压调整率（续三）负载性质的影响3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电

39、准备）一、电压调整率（续四）短路阻抗（阻抗电压）的影响3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）从电压调整率来看，短路阻抗标幺值越小则U越小，供电电压越稳定。因此，设计电力变压器时，一般都让漏阻抗很小。但漏阻抗越小，在一次侧加额定电压下二次侧短路时，形成的短路电流也越大。一、电压调整率（续五）额定电压调整率3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）当负载大小为额定值、功率因数为指定值（通常0.8滞后）时的电压调整率称为额定电压调整率。%100sincos2*2*NkNkNXRU一、电压调整率（续六）外特性3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）

40、电源电压和负载性质保持不变的条件下，二次侧端电压随负载电流变化的规律称为外特性。二、效率变压器的损耗3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）铜耗基本铜耗附加（杂散）铜耗铁耗基本铁耗附加（杂散）铁耗损耗二、效率（续一）变压器的铜耗3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）基本铜耗电流在绕组中产生的直流电阻损耗附加铜耗集肤效应使绕组的有效电阻增大而增加的铜耗，以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等铜耗与负载电流平方成正比（可变损耗），也与绕组温度有关，常用75时的电阻值计算。二、效率（续二）变压器的铁耗3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）基本

41、铁耗铁心中的磁滞和涡流损耗附加铁耗叠片之间的局部涡流损耗，以及主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等铁耗与 Bm2 成正比，也可认为与 U12 成正比，而一次侧电压一般保持不变，故铁耗又称为不变损耗二、效率（续三）效率的定义式3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）%1001%100%10022112FeCuFeCuppPppPpPPP二、效率（续四）基本假设3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）忽略电压调整率的影响铁耗不随负载变化，取额定电压下的空载损耗为变压器的铁耗铜耗与电流平方成正比，并忽略励磁电流的影响，以额定电流下的短路损耗作为额定负载电流时的铜耗2

42、2222cosNNNSPIIP0ppFekNkNNCuppIIp2222二、效率（续五）效率计算式3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）%100cos102202ppSppkNNkN二、效率（续六）额定效率3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）%100cos1020ppSppkNNNkNN当负载大小为额定值、功率因数为指定值（通常0.8滞后）时的效率称为额定效率。（95% 99%）二、效率（续七）效率特性3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）在电源电压为额定值、负载性质保持不变的条件下，效率随负载而变化的关系称为效率特性二、效率（续八

43、）最大效率3.7 变压器的运行性能电机学培训课程讲稿（专为东电准备）%1002cos210200maxpSpppNkNkNmpp002ppkNm3.8 三相变压器一、磁路系统二、联结组别三、空载电动势波形第三章 变压器电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一、磁路系统3.8 三相变压器电机学培训课程讲稿（专为东电准备）三相组式变压器由三台相同型号的单相变压器通过外部联结构成三相变压器三相磁路彼此独立，互不影响若三相变压器完全相同，则各相磁路的磁阻相同，当三相输入接到对称三相电压时，各相励磁电流也相等一、磁路系统（续）3.8 三相变压器电机学培训课程讲稿（专为东电准备）三相心式变压器三相磁路彼此相关

44、，任意一相的心柱同时也是另外两相的磁路的一部分三相磁路不对称，中间相更短，当外施对称三相电压时，三相励电流也不对称，中间相的励磁电流比其余两相的小，不过由于空载电流本身较小，在对称负载下影响极小一、磁路系统（续）3.8 三相变压器电机学培训课程讲稿（专为东电准备）两类磁路系统的比较三相心式结构材料消耗较少，价格相对便宜，占地面积较小，维护较简单大型和超大型变压器，采用三相组式变压器可便于制造和运输，并减少电站的备用容量二、联结组别3.8 三相变压器电机学培训课程讲稿（专为东电准备）联结组别的作用绕组首末端标记规定绕组的联结法高、低压侧相电压的相位关系联结组别及其判断方法联结组别的判断实例一联结

45、组别的判断实例二1. 联结组别的作用3.8 三相变压器联结组别电机学培训课程讲稿（专为东电准备）以简明扼要的形式，给出变压器绕组的内部联结方式，为变压器的应用提供方便。可直观地表达三相变压器高、低压侧对应线电压之间的相位关系。2. 绕组首末端标记规定电机学培训课程讲稿（专为东电准备）绕组名称首端末端中性点高压绕组A,B,CX,Y,ZO低压绕组a,b,cx,y,zo3.8 三相变压器联结组别3. 绕组的联结法电机学培训课程讲稿（专为东电准备）单相绕组用I表示三相星形无中线用Y（高压绕组）或y（低压绕组）表示三相星形有中线用YN或yn表示三相三角形用D或d表示某些特种变压器二次绕组采用所谓“曲折联

46、结法”，以Z或z表示3.8 三相变压器联结组别3. 绕组的联结法（续）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）变压器绕组联结法的表示方法为 , （ 代表Y、YN或D； 代表y、yn或d）单相变压器只有 I , I 一种联结法国产三相电力变压器常用 Y , yn 、Y , d 和 YN , d三种联结法3.8 三相变压器联结组别4. 高、低压侧相电压的相位关系电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.8 三相变压器联结组别相电压的表达方式任意一相绕组相电压的正方向统一规定为由绕组首端指向末端，并以首端标志符号作为下标。4. 高、低压侧相电压的相位关系（续一）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.8 三相变

47、压器联结组别 同极性端（同名端）4. 高、低压侧相电压的相位关系（续二）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.8 三相变压器联结组别相电压相位关系及单相变压器的联结组号I , I 0I , I 65. 联结组别及其判断方法电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.8 三相变压器联结组别联结组号的含义为了直观地表达三相变压器高、低压侧对应线电压之间的相位关系，引入“绕组联结组号”的方式以高压侧线电压超前于低压侧对应线电压的电角度除以30，所得到的数字称为变压器的联结组号，与联结法一起表示为 ,X （ , 代表联结法；X代表联结组号），称为联结组别5. 联结组别及其判断方法（续一）电机学培训课程讲稿（

48、专为东电准备）3.8 三相变压器联结组别联结组号的判断方法国际电工委员会（IEC）统一规定：把变压器高低压绕组的线电压三角形的重心重合，以高压绕组线电压三角形的某条中线作为时钟的分针，指向12点，再以低压绕组线电压三角形中对应的中线作为时针，它所指的钟点数就是该变压器的联结组号。6. 联结组别的判断实例一电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.8 三相变压器联结组别步骤分别作出高、低压侧线电压三角形将两个线电压三角形重心重合画在一起1)找到当高压三角形某中线指向12点时低压三角形对应中线所指向的钟点数6. 联结组别的判断实例一（续一）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.8 三相变压器联结组别第

49、一步：分别作出高、低压侧线电压三角形6. 联结组别的判断实例一（续二）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.8 三相变压器联结组别第二步：将两个线电压三角形重心重合6. 联结组别的判断实例一（续三）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.8 三相变压器联结组别第三步：判断联结组号Y , y 106. 联结组别的判断实例一（续四）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.8 三相变压器联结组别Y,y联结法的其它联结组号若高压侧不变，低压侧改为首端是同名端，则变为Y,y4（低压线电压三角形旋转180）若高压侧不变，低压侧三相线组的排列顺序依次移动一步，当向右移动时联结组号增加4，向左移动则减少4Y,y联

50、结的组号有0、2、4、6、8、10等六种7. 联结组别的判断实例二电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.8 三相变压器联结组别第一步：作高、低压侧线电压三角形7. 联结组别的判断实例二（续一）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.8 三相变压器联结组别第二步：将两个线电压三角形重心重合7. 联结组别的判断实例二（续二）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.8 三相变压器联结组别第三步：判断联结组号Y , d 117. 联结组别的判断实例二（续三）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.8 三相变压器联结组别Y,d联结法的其它联结组号若高压侧不变，低压侧改为首端是同名端，则变为Y,d5（低压线电压

51、三角形旋转180）若高压侧不变，低压侧三相线组的排列顺序依次移动一步，当向右移动时联结组号增加4，向左移动则减少4Y,d联结的组号有1、3、5、7、9、11等六种7. 联结组别的判断实例二（续四）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3.8 三相变压器联结组别三角形联结顺序对组号的影响对Y,d联结法，若高压侧保持不变，低压侧由a-y-b-z-c-x-a的串结顺序变为a-x-b-y-c-z-a，则联结组号加2，反之亦然；对D,y联结法，若低压侧保持不变，高压侧由A-Y-B-Z-C-X-A的串结顺序变为A-X-B-Y-C-Z-A，则联结组号减2，反之亦然。三、空载电动势波形3.8 三相变压器电机学培训

52、课程讲稿（专为东电准备）空载电流的3次谐波分量Y,y联结Y,d联结和D,y联结结论1. 空载电流的3次谐波分量3.8 三相变压器空载电动势波形电机学培训课程讲稿（专为东电准备）tItIitItIitIimmCmmBmA3sin1203sin3sin1203sin3sin03030303030303031. 空载电流的3次谐波分量（续一）3.8 三相变压器空载电动势波形电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一次绕组为Y联结时三次谐波电流不能在一次绕组中流过，空载电流为正弦波（忽略5次、7次、等高次谐波的影响）1. 空载电流的3次谐波分量（续二）3.8 三相变压器空载电动势波形电机学培训课程讲稿（专为

53、东电准备）一次绕组为YN联结时三次谐波电流可以在一次绕组中流过，考虑磁路饱和时，空载电流为尖顶波1. 空载电流的3次谐波分量（续三）3.8 三相变压器空载电动势波形电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一次绕组为D联结时三次谐波电流可以在一次绕组中流过，考虑磁路饱和时，空载电流为尖顶波2. Y,y联结3.8 三相变压器空载电动势波形电机学培训课程讲稿（专为东电准备）三相变压器组三相心式变压器1） 三相变压器组3.8 三相变压器空载电动势波形（Y,y联结）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）空载电流为正弦形时的磁通波形由于励磁电流为正弦波形，考虑磁路饱和时，磁通波形为“平顶波”。1） 三相变压器组（续

54、一）3.8 三相变压器空载电动势波形（Y,y联结）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）平顶波磁通的谐波除了基波分量外，还含有3、5、7等奇次谐波。尖顶波电流1） 三相变压器组（续二）3.8 三相变压器空载电动势波形（Y,y联结）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3次谐波磁通由于三相变压器组的三相磁路彼此独立，3次谐波磁通可沿主磁路闭合，数值较大。3333333333sin3sin3sintttmCmBmA1） 三相变压器组（续三）3.8 三相变压器空载电动势波形（Y,y联结）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）基波和谐波电动势基波电动势滞后于基波磁通90，3次谐波电动势滞后于3次谐波磁通90 。1

55、） 三相变压器组（续四）3.8 三相变压器空载电动势波形（Y,y联结）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）感应电动势波形由于3次谐波电动势的存在，使感应电动势波形为“尖顶波”。1） 三相变压器组（续五）3.8 三相变压器空载电动势波形（Y,y联结）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3次谐波电动势tNdtdNeeemACBA3cos33131333mmNfjNfjE31331344. 4321） 三相变压器组（续六）3.8 三相变压器空载电动势波形（Y,y联结）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）Y,y联结的三相变压器组，3次谐波磁通可沿主磁路闭合，具有较大的数值，从而产生较强的3次谐波电动势，使一

56、、二次侧感应电动势波形呈“尖顶波”。3次谐波电动势随磁路饱和程度的增加而增大。尖顶波形的相电动势对变压器的绝缘有很大的威胁，因此三相变压器组不采用Y,y联结。由于三相的3次谐波电动势同大小、同相位，所以Y联结时线电势中不含3次谐波，基本为正弦波形。2） 三相心式变压器3.8 三相变压器空载电动势波形（Y,y联结）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）3次谐波磁路由于三相的3次谐波磁通同大小、同相位，不能沿主磁路闭合，而只能经油和油箱等结构部件形成磁路，这样的磁路具有很大的磁阻。2） 三相心式变压器（续）3.8 三相变压器空载电动势波形（Y,y联结）电机学培训课程讲稿（专为东电准备）Y,y联结的三相

57、心式变压器，3次谐波磁通的数值不可能大，从而产生的3次谐波电动势也较小，相电动势接近于正弦波形。3次谐波磁通经过油箱壁等结构部件时，将在其中产生涡流损耗，不但降低变压器的效率，还会引起局部过热。三相心式变压器可采用Y,y联结，但是其容量不能太大。3. Y,d联结和D,y联结3.8 三相变压器空载电动势波形电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一次侧为三角形联结时由于一次侧是三角形联结，3次谐波电流可在三角形内部流过，故空载电流可为尖顶波，主磁通及其在一、二次绕组中产生的相电动势都接近正弦波，线电势也为正弦波。3. Y,d联结和D,y联结（续一）3.8 三相变压器空载电动势波形电机学培训课程讲稿（专

58、为东电准备）一次侧为星形联结时dtdNeeecba32333mNfjE3232344. 43. Y,d联结和D,y联结（续二）3.8 三相变压器空载电动势波形电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一次侧为星形联结时二次侧的3次谐波环流与一次侧的正弦励磁电流共同激励形成合成磁通，其效果与一次侧单方面提供尖顶波励磁电流是相同的。略有不同的是，为维持3次谐波环流，二次侧需要有微量的3次谐波电动势，即主磁通中含有少量的3次谐波。4. 结论3.8 三相变压器空载电动势波形电机学培训课程讲稿（专为东电准备）为使相电动势接近正弦波，希望三相变压器有一侧为三角形联结。三相心式变压器可采用Y,y联结，但容量不能太大

59、。三相变压器组不可采用Y,y联结。大容量变压器若需Y,y联结，可在铁心柱上装设一个接成三角形的附加绕组，以提供3次谐波电流通路。3.9 变压器的并联运行一、概述二、理想并联运行条件三、联结组号不同的影响四、变比不等的影响五、负载分配第三章 变压器电机学培训课程讲稿（专为东电准备）一、概述并联运行的含义并联运行的目的3.9 变压器的并联运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）1. 并联运行的含义3.9 变压器的并联运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）2. 并联运行的目的3.9 变压器的并联运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）便于连续供电，提高供电的可靠性提高系统运行效率，节约电能，改善功率因数减少备用容量，节约投资根据负载的发展，可方便地增加设备二、理想并联运行条件各变压器一、二次额定电压彼此相等（变比相等）各变压器联结组别相同各变压器短路阻抗标幺值相等，阻抗角相同3.9 变压器的并联运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）并联的各台变压器之间无环流，各台变压器按其容量大小分担负载，负载电流同相三、联结组号不同的影响3.9 变压器的并联运行电机学培训课程讲稿（专为东电准备）即使两台变压器的一、二次侧额定电压相同，若联结组号不同，则会出现很大的二次电压差（最小是0.518倍额定电压，最大可达2倍额