第3章电力系统主设备元件(3-1)

1、第三章 电力系统主设备元件 n变压器：等值电路及参数计算n输电线路：结构及参数n开关电器：种类和工作原理n互感器：误差及接线方式第1节 电力变压器的等值电路及参数计算 n 双绕组n 三绕组n自耦 按每相绕组的结构分类1.1 双绕组变压器参数计算 双绕组变压器型等值电路 双绕组变压器的T型等值电路n变压器额定容量SNn变压器额定电压UNn短路损耗Psn阻抗电压百分数Us% n空载损耗P0n空载电流百分数I0%等值电路计算所用参数 双绕组变压器型等值电路 说明关于参数v变压器容量为三相的总容量v变压器铭牌上的电气参数：损耗是三相总损耗、百分数是相对于相电压（电流）的百分比v计算所得变压器等值电路中

2、的参数指的是每一相的参数等值电路：型和型 。重点为型仅讨论 三相对称运行的情况1.1.1 电阻计算 试验条件：一侧短路，另一侧加压直到其电流达到额定值试验结果：外施电压（阻抗压降）Us 输入功率（即短路损耗） Ps 短路试验接线示意图短路试验等值电路 n等值电路计算电路电阻的计算公式n IN为变压器的额定电流，An UN为变压器的额定电压，kVn SN为变压器的额定容量，kVA n RT为变压器的短路电阻， 1)-(3 (kW)101033T2N2N3T2NNSRUSRIPP2)-(3)(1032N2NSTSUPRCuSPP1.1.2 电抗计算 nIN为变压器的额定电流，AnUN为变压器的额定

3、电压，kVnSN为变压器的额定容量，kVA nXT为变压器的短路电抗， )43(10010100103%2N3TNN3TNxUXSUXIUUS%XSUU)53()(10%N2NSTSUUX注意：n短路电阻、电抗都是指归算到某一侧额定电压的两侧绕组的总电阻、总电抗，表征绕组的特性 短路试验等值电路1.1.3电导计算 n试验条件：一侧开路，在另一侧加额定电压n试验结果：有功损耗（即空载损耗）PO（kW） 空载电流百分数IO% 空载试验接线图 空载试验等值电路n等值电路计算电路电导的计算公式 POPFe)63()(103T2N0kWGUP)73()S(1032N0TUPG1.1.4 电纳计算 空载试

4、验等值电路I0IB 空载电流相量图电纳计算公式n电纳和电导是反应铁心（激磁）特性的参数)93()(10%101003310033100%52052000SUSIBSBUIUIUIUIUIIINNTNTNNNBNNNNN 进行计算时应注意的问题n各参数的单位n等值电路中各参数的物理意义n额定电流IN ，An额定电压UN ，kVn额定容量SN ，kVA n损耗，kWn电阻、电抗， n电导、电纳，S1.2 三绕组变压器参数计算 n作用：用于连接三个不同电压等级的电网。n优点：代替两台双绕组变压器，降低设备成本，提高供电的可靠性与灵活性。n等值电路三绕组变压器的等值电路三绕组变压器的绕组布置示意图（a

5、）升压布置 （b）降压布置1-高压绕组；2-中压绕组；3-低压绕组1.2.1绕组布置与额定容量额定容量各电压等级的容量配置可以不同 国家标准规定的容量比有三种类型：100（高）/100（中）/100（低）100（高）/100（中）/50（低）100（高）/50（中）/100（低） 三绕组变压器的额定容量：三个绕组中容量最大的一个绕组的容量 1.2.2电阻计算短路试验时，可以通过分别在两绕组间进行，另一绕组开路。 三绕组变压器的短路试验 依次令测得的短路损耗为PS1-2、PS1-3、PS2-3 ，各绕组的短路损耗分别为PS1、PS2、PS3 (a) 对100/100/100型三绕组变压器3S2S

6、32S3S1S31S2S1S21SPPPPPPPPP)(21)(21)(2121S32S31S3S31S32S21S2S32S31S21S1SPPPPPPPPPPPP各个绕组的电阻为23S1NT 12N23S 2NT 22N23S 3NT 32N1 01 01 0P URSPURSPURS（3-12） (b) 对于100/100/50和100/50/100型三绕组变压器 3S13S13S223S222NN3S232S21S221S22NN21S21S4)50100()(4)50100()(PPPPSSPPPPSSPP按变压器的额定容量进行折算SN2为绕组2的额定容量；PS1-2 、PS2-3

7、为未折算的绕组间的短路损耗；PS1-2 、PS2-3 为折算到100%绕组额定容量下绕组间的短路损耗； PS1-3 不用折算。1.2.3 电抗 国标规定，短路电压百分数已经规算到额定电流时的值 各绕组之间的短路电压百分数分别为： %3S2S32S3S1S31S2S1S21SUUUUUUUUU可解得各个绕组的短路电压百分数 %)%(21%)%(21%)%(21%21S32S31S3S31S32S21S2S32S31S21S1SUUUUUUUUUUUU令各绕组的短路电压百分数分别为US1%、US2%、US3% 可求得各个绕组的电抗为 2S1NT 1N2S 2NT 2N2S 3NT 3N%10%10

8、%10UUXSUUXSUUXS（3-16） 1.2.4 电导和电纳n三绕组变压器的电导和电纳的计算方法完全一样三绕组变压器的空载试验)73()S(1032N0TUPG)93()S(10%52NN0TUSIB例3-2所得等值电路 等效电路只是数学模型，而不是物理模型 出现负值不意味着电抗是容性的 1.3 自耦变压器 n两侧绕组间不仅有磁的耦合，而且还有电的直接联系 n节省材料，缩小体积，减轻重量，降低成本，损耗小 n高压大容量的电力系统中，当电压变比不大时常采用自耦变压器 自耦变压器的特点1.3.1 自耦变压器的连接方式和容量关系 三绕组自耦变压器U1-高压，U2-中压，U3低压 自耦变压器的电

9、磁关系 n高压与低压的关系与普通变压器一样 n高-中压关系：空载时的电压关系：U1/U2=N1/N2=KA 负载时的电流关系：12III磁动势应平衡： 2122211.)()(NIININNI2)11 (IKIAn额定容量（又称通过容量） S=U1I1=U2I2=Se 计算容量（串联绕组的容量 ） S串= (U1 ) I1= Se(1- )= Se(1- ) 121NNN 12NNAK1公共绕组的容量 S公共=U公共I= U2I2(1- )=Se(1- ) AK1AK1结论：串联绕组和公共绕组的容量相等，且都小于额定容量 n自耦变压器的输出功率 S2=U2I2= U公共I1+ U公共I=S传+S电电磁功率（感应功率） 传导功率 阻抗关系短路试验示意图 ZAT= ZT(1- ) AK11.3.2 自耦变压器的优缺点 n计算容量小于额定容量 n阻抗较小，故电压变化率较小，但短路电流较大n原边遭受过电压时会引起副边的过电压 n当自耦变压器电压变比不大时，其经济性才较显著 1.3.3 参数计算及等值电路 n与普通三绕组变压器相同 n短路试验数据是未经折算的数值 3323233131%NNSSNNSSSSUUSSUU如容量比为100/100/50的自耦变压器，短路电压百分数的折算：短路损耗的折算同前习题3-2参数nOSFPSL-900