第5章三绕组变压器及其他变压器

1、第第5章章 三绕组变压器及其他变压器三绕组变压器及其他变压器在电力系统中，除了大量采用在电力系统中，除了大量采用双绕组双绕组变压器外，还经变压器外，还经常用到常用到三绕组变压器三绕组变压器，原、副方之间不仅有磁场耦合，原、副方之间不仅有磁场耦合而且有电的直接联系的而且有电的直接联系的自耦变压器自耦变压器以及为了测量安全以及为了测量安全和方便而采用的和方便而采用的电压互感器和电流互感器。电压互感器和电流互感器。此外还有此外还有许多特殊用途的变压器。许多特殊用途的变压器。5.1 三绕组变压器三绕组变压器在发电厂和变电所，常常需要将几种不同的电压等级的输电在发电厂和变电所，常常需要将几种不同的电压等

2、级的输电系统联系起来，或是为了满足不同的电压需求，可以采用系统联系起来，或是为了满足不同的电压需求，可以采用三三绕组的变压器绕组的变压器。例如发电厂要将发电机发出电压为例如发电厂要将发电机发出电压为U U1 1的电能，用两种电压的电能，用两种电压U U2 2和和U U3 3输送到不同的电网。输送到不同的电网。若采用双绕组的变压器，则需要额定电压分别为若采用双绕组的变压器，则需要额定电压分别为U U1 1/U/U2 2和和U U1 1/U/U3 3的两台变压器，而若采用三绕组变压器，则只需要额的两台变压器，而若采用三绕组变压器，则只需要额定电压为定电压为U U1 1/U/U2 2/U/U3 3的

3、一台变压器。的一台变压器。优点：优点：使电厂的设备更加简单、经济、维护也更方便。使电厂的设备更加简单、经济、维护也更方便。5.1.1 绕组的分布和额定容量绕组的分布和额定容量三绕组变压器的铁心一般为心式结构，每一铁心柱上套有三绕组变压器的铁心一般为心式结构，每一铁心柱上套有高压、中压和低压三套绕组，其中一个是原绕组高压、中压和低压三套绕组，其中一个是原绕组,另外两个另外两个是副绕组。是副绕组。为了绝缘方便，为了绝缘方便，一般高压绕组一般高压绕组放在最外边放在最外边高压高压低压低压中压中压 降压变压器降压变压器高压线圈为原绕组高压线圈为原绕组 升压变压器升压变压器低压绕组为原绕组低压绕组为原绕组

4、高压高压低压低压 中压中压根据国家标准根据国家标准GB109471规定，三相三绕组电力变压规定，三相三绕组电力变压器的标准连接组有两种：器的标准连接组有两种： YN,yn0,d11（Y0/Y0/-12-11） 和和YN,yn0,y0 （Y0/Y0/Y-12-12）单相三绕组变压器的标准连接组为：单相三绕组变压器的标准连接组为：I,I0,I0（I/I/I-12-12）三绕组变压器，根据供电的实际需要，三个绕组的容量可三绕组变压器，根据供电的实际需要，三个绕组的容量可以不同。其以不同。其额定容量额定容量是指三个绕组中容量最大的一个。是指三个绕组中容量最大的一个。如果将额定容量记为如果将额定容量记为

5、100，按国标，按国标GB1094-71规定，三绕规定，三绕组容量配合为组容量配合为:变压器种类变压器种类绕绕 组组备备 注注高压高压中压中压低压低压三绕组变三绕组变压压 器器10010050以变压以变压器额定器额定容量的容量的百分数百分数表示表示10050100100100100三绕组自耦三绕组自耦变变 压压 器器100100505.1.2 电压方程式和等效电路电压方程式和等效电路N N1 1N N2 2N N3 3U U1 1U U2 2U U3 3I I2 2I I3 3I I1 1三绕组变压器的变比：三绕组变压器的变比：1112220NUkNU1113330NUkNU20223330U

6、NkNUN N1 1N N2 2N N3 3U U1 1U U2 2U U3 3I I2 2I I3 3I I1 1磁势方程式磁势方程式图示各物理量的正图示各物理量的正方向的规定与两绕方向的规定与两绕组变压器一致，根组变压器一致，根据全电流定律：据全电流定律：123mFFFF123mFFFF或或123mIIII忽略激磁电流忽略激磁电流1230III注：注：右上角打撇的量为折算到原方的值右上角打撇的量为折算到原方的值在三绕组变压器中，其漏磁通较为复杂（包含自漏磁通和互在三绕组变压器中，其漏磁通较为复杂（包含自漏磁通和互漏磁通）。为简化分析，引入自感和互感进行分析。在正弦漏磁通）。为简化分析，引入

7、自感和互感进行分析。在正弦稳态时，按规定的正方向有电势方程：稳态时，按规定的正方向有电势方程：11 11 112213 3UR Ij L Ij M Ij M I2222212 123 3UR Ij L Ij M Ij M I33 33 313 123 2UR Ij L Ij M Ij M I其中其中 L L1 1、L L2 2、L L3 3分别为各绕组的自感系数，分别为各绕组的自感系数，M M1212=M=M2121、M M1313=M=M3131、M M2323=M=M3232为两绕组之间的互感系数为两绕组之间的互感系数将各绕组归算到将各绕组归算到1次绕组侧，即：次绕组侧，即：2122Uk

8、U 3133Uk U 2212IIk 3313IIk 22122Rk R 23133Rk R 2312 1323Mk k M 23133Lk L 22122Lk L 131313Mk M 121212Mk M 电压归算：电压归算：电流归算：电流归算：阻抗归算：阻抗归算：注：注：1、自感与匝数的平方成正比、自感与匝数的平方成正比2iiLN 2、两绕组之间的互感与两绕组匝、两绕组之间的互感与两绕组匝数的乘积成正比数的乘积成正比121213132323MN NMN NMNN将第一式减去第二式，并将将第一式减去第二式，并将 代入；代入；归算后的电势方程式：归算后的电势方程式：11 11 1122133

9、UR Ij L Ij M Ij M I 2222212 1233UR Ij L Ij M Ij MI 3333313 1232UR IjL Ij M Ij MI 将第一式减去第三式，并将将第一式减去第三式，并将 代入；代入；312III 213III 得：得：令：令：11121323()xLMMM22122313()xLMMM33132312()xLMMM1212111121323222122313()()()UUUI RjLMMMI RjLMMM 1313111121323333132312()()()UUUI RjLMMMI RjLMMM 得：得：12121112221122()()()U

10、UUI RjxIRjxI ZI Z 13131113331133()()()UUUI RjxIRjxI ZI Z 可作出三绕组变可作出三绕组变压器的压器的简化等效简化等效电路电路1230III根据此式及根据此式及Z Z2 2 2IZ Z1 1Z Z3 3 1I3I 1U2U3U电抗电抗x x1 1、x x2 2和和x x3 3已经不再是双绕组变压器中漏电抗的物已经不再是双绕组变压器中漏电抗的物理概念了，它们对应的磁通是包括了主磁通和漏磁通，理概念了，它们对应的磁通是包括了主磁通和漏磁通，随之每一个电抗都是随之每一个电抗都是组合电抗组合电抗。在每一个等效电抗（在每一个等效电抗（x1、x2和和x3

11、）表达式中，都有两个加）表达式中，都有两个加和两个减，因此激磁电抗便彼此相互减掉，剩下的全是漏和两个减，因此激磁电抗便彼此相互减掉，剩下的全是漏电抗。所以电抗。所以x1、x2和和x3具有漏电抗的性质，它们不受磁路具有漏电抗的性质，它们不受磁路饱和的影响，是常数。饱和的影响，是常数。讨讨 论论5.1.3 参数测定参数测定三绕组变压器等效电路中的参数可以通过三次短路实验测出三绕组变压器等效电路中的参数可以通过三次短路实验测出绕组绕组1加电压，绕组加电压，绕组2短路，绕组短路，绕组3开路测得：开路测得：3 31 12 2U U121212121212()()kkkZZZRRj xxRjx绕组绕组1加

12、电压，绕组加电压，绕组2开路，绕组开路，绕组3短短路测得：路测得：131313131313()()kkkZZZRRj xxRjx绕组绕组1开路，绕组开路，绕组2加电压，绕组加电压，绕组3短路测得阻抗为折算到绕短路测得阻抗为折算到绕组组2的短路阻抗的短路阻抗Z Zk23k23，折算回绕组，折算回绕组1后为：后为：22323232323231223()()kkkkZZZRRj xxRjxk Z将上述三式的实部和虚部分别求解，得：将上述三式的实部和虚部分别求解，得：11213231()2kkkRRRR21223131()2kkkRRRR31323121()2kkkRRRR11213231()2kkkxxxx21223131()2kkkxxxx31323121()2kkkxxxxx x1 1、x x2 2、x x3 3的大小与各绕组在铁心上的排列位置有关。在的大小与各绕组在铁心上的排列位置有关。在图示变压器中，绕组图示变压器中，绕组1、3之间的距离最大，其对应漏抗之间的距离最大，其对应漏抗x xk13k13也也最大；其次是绕组最大；其次是绕组1、2之间的漏抗，绕组之间的漏抗，绕组2、3之间的漏之间