电机学三相变压器及运行

电机学三相变压器及运行1第1页，共43页，2023年，2月20日，星期一第三章三相变压器及运行3.1三相变压器的磁路3.2三相变压器的连接组3.3三相变压器连接组及磁路对电动势波形的影响3.4变压器的并联运行3.5自耦变压器目录3.6互感器2第2页，共43页，2023年，2月20日，星期一§3.1三相变压器的磁路一、各相磁路彼此独立

三相组式变压器:三个完全相同的三个单相变压器按一定方试作三相联接，构成三相组式变压器。特点:三相电路相关，三相磁路独立3第3页，共43页，2023年，2月20日，星期一每一相铁心柱的主磁通均以其它两相为回路.二、各相磁路彼此相关三相芯式变压器:从三个单相变压器铁心合并成4第4页，共43页，2023年，2月20日，星期一三相芯式磁路变压器特点:三相的电路相关三相磁路也彼此相关磁路长短不一，励磁电流占很小比例，影响不大5第5页，共43页，2023年，2月20日，星期一§3.2三相变压器的连接组一﹑三相变压器的连接法高压绕组:首端由A、B、C表示，末端由X、Y、Z表示；低压绕组:首端由a、b、c表示，末端由x、y、z表示。星形连接:

“Y”，中点引出为“YN”2、三相变压绕组的接法星形连接“Y”1﹑绕组首末端标志:6第6页，共43页，2023年，2月20日，星期一三角形连接“D/

”:“”，有顺接、逆接三角形连接“D/

”7第7页，共43页，2023年，2月20日，星期一二、连接组别及标准连接组1.同极性(名)端：任一瞬间两绕组电位变化规律相同端称为同极性端，用符号“．”标出。8第8页，共43页，2023年，2月20日，星期一连接组别用于反映三相变压器连接方式及一、二次线电动势（或线电压）的相位关系，与绕组的绕向、首末端标志、连接方式有关。时钟表示法:

作为时钟的分针，指向12点，作为时钟的时针，其指向的数字就是变压器的连接组别号。2、连接组别及时钟表示法通过画相量图来判别变压器连接组别9第9页，共43页，2023年，2月20日，星期一高、低压绕组的电动势同相位。3.单相变压器的组别a)首端极性相同时10第10页，共43页，2023年，2月20日，星期一b)首端极性不同时高、低压绕组电动势相位相反xa11第11页，共43页，2023年，2月20日，星期一1）、Y，y接法4、三相变压器绕组的连接组别1、画出一次侧Y连接相量图。2、A与a相处于同一铁芯柱，且EAX与Eax同极性端相同，所以两相量平行且同向（设A与a等电位）3、同理画出其它两相图，且x、y、z相连（等电位）4、画线电势EAB和Eab，及其它相量5、以EAB为分针指向12点钟，读出Eab的时钟点数为“0”点连接组别为：Yy0ABCX

abc第12页，共43页，2023年，2月20日，星期一1）、Y，y接法4、三相变压器绕组的连接组别1、画出一次侧Y连接相量图。2、B与a相处于同一铁芯柱，且EBY与Eax同极性端相反，所以两相量平行且反向（设A与a等电位）3、同理画出其它两相图，且x、y、z相连（等电位）4、画线电势EAB和Eab，及其它相量5、以EAB为分针指向12点钟，读出Eab的时钟点数为“10”点连接组别为：Yy10ABCX

abc第13页，共43页，2023年，2月20日，星期一2）、Y，d接法4、三相变压器绕组的连接组别1、画出一次侧Y连接相量图。2、A与a相处于同一铁芯柱，且EAX与Eax同极性端相同，所以两相量平行且同向（设A与a等电位）3、同理画出其它两相图，且为顺接，即ax-cz-by4、画线电势EAB和Eab，及其它相量5、以EAB为分针指向12点钟，读出Eab的时钟点数为“11”点连接组别为：Yd11ABCX

abc第14页，共43页，2023年，2月20日，星期一2）、Y，d接法4、三相变压器绕组的连接组别1、画出一次侧Y连接相量图。2、A与a相处于同一铁芯柱，且EAX与Eax同极性端相同，所以两相量平行且同向（设A与a等电位）3、同理画出其它两相图，且为顺接，即ax-by-cz4、画线电势EAB和Eab，及其它相量5、以EAB为分针指向12点钟，读出Eab的时钟点数为“1”点连接组别为：Yd1ABCX

abc第15页，共43页，2023年，2月20日，星期一270°3）、根据连接组别连接绕组4、三相变压器绕组的连接组别把三相绕组连接成：Dy91、画出一次侧D连接相量图，设为顺接AX-BY-CZ（逆接自测），并连绕组。2、根据Dy9可得Eab与EAB差270°，画出矢量Eab（设A与a等电位）3、根据一次侧相序方向确定c点（顺时针）4、连接△abc，画出二次侧y连接的三相相电势Eax、Eby、Ecz（x、y、z等电位）AZBCYXabc5、可见EAX与Ecz平行且反向，所以A相与c相同铁芯且首端极性不同6、同理确定a、b相，并连xyz。czxyab第16页，共43页，2023年，2月20日，星期一由上可得：Y，y（或D，d）连接有0、2、4、6、8、10等六组别Y，d（或D，y）连接有1、3、5、7、9、11等六组别国家标准:Y,yn0、Y,d11、YN,d11、YN,y0和Y,y0连接组为三相双绕组电力变压器的标准连接组别。其中最为常用：Y,yn0连接的二次绕组可以引出中线，成为三相四线制，用作配电变压器时可兼供动力和照明负载。Y,d11连接用于低压侧电压超过400V的线路中。YN,d11连接主要用于高压输电线路中，使电力系统的高压侧可以接地。17第17页，共43页，2023年，2月20日，星期一§3.3三相变压器绕组联接及其

磁路系统对电动势波形的影响a)单相变压器空载运行:主磁通m正弦波(使E2为正弦波)外施电压U1正弦波空载电流i0尖顶波i0存在：i1(正弦）

i3及各次高次谐波18第18页，共43页，2023年，2月20日，星期一b)在三相变压器系统三相三次谐波电流分量同相位、等幅值,即：①若iμ3可以流通，Φm为正弦波，E为正弦波②若iμ3不能流通，Φm为平顶波，E为尖顶波单相、三相YN、三相Δ三相Y接法19第19页，共43页，2023年，2月20日，星期一一次侧Y接iμ3=0

→im正弦波

→m=1+3+…

一﹑三相变压器组Y,y联接20第20页，共43页，2023年，2月20日，星期一1.三相组式变压器3与1磁路相同磁阻较小→

f3=3f1→E3相当大(45～60%E1)→相电动势波形严重畸变→产生过电压,危害绕组的绝缘思考：线电动势是什么波形？结论：三相变压器组不能采用Yy连接21第21页，共43页，2023年，2月20日，星期一2.三相芯式变压器注意：但3经过油箱壁会产生涡流，引起局部发热，损耗增加。因此其容量一般不超过1800KVA3磁路磁阻大→3小→m、E接近正弦波结论：三相芯式变压器可以接成Y，y连（包括Y，yn连接）22第22页，共43页，2023年，2月20日，星期一二﹑三相变压器组Y,d联接1.D,y连接一次侧i3可以流通→Φm为正弦波→E相为正弦波→线电势为正弦波。2.Y,d连接a)一次侧Y接i3不能流通，Φm、E相出现三次谐波分量。b)二次侧接，i3同相位、同幅值，形成环流c)

二次侧i23作为激磁电流，与一次侧基波电流共同建立主磁场，Φm接近正弦波，E相为正弦波，E线为正弦波。结论：三相变压器存在一个Δ绕组，Φm、E近似为正弦波23第23页，共43页，2023年，2月20日，星期一

大容量三相变压器需接成Yy时→另加一套三角形绕组→

提供磁化电流三次谐波分量→主磁通接近正弦波,相电动势接近正弦波。三﹑Yy连接附加一组d连接绕组24第24页，共43页，2023年，2月20日，星期一变压器iμ3Φ3相电动势应用Yy芯式无弱（走漏磁路）正弦1800KVA以上不可用Yy组式无强（走主磁路）尖峰不用YN，y有（经中线）无正弦可用Y，yn有（经中线）无正弦可用

(不允许空载)Yd（D，y）有（Δ中有）可略去接近正弦可用采用D接线可以改善相电动势波形四﹑小结25第25页，共43页，2023年，2月20日，星期一§3.4变压器的并联运行一、并联运行的定义将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次侧的公共母线上,共同向负载供电的运行方式。26第26页，共43页，2023年，2月20日，星期一27§3.4变压器的并联运行一、并联运行的定义将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次侧的公共母线上,共同向负载供电的运行方式。第27页，共43页，2023年，2月20日，星期一28二、并联运行的优点1.能提高供电的可靠性。2.可以提高供电电源质量。3.提高系统的运行效率。4.减少初投资、减少备用容量。第28页，共43页，2023年，2月20日，星期一四、并联运行的变压器必须满足以下三个条件

1）有相同的电压等级，有相同的连接组别。

2）有相同的短路电压标幺值。

3）短路电阻与短路电抗的比值相等。

三、变压器理想并联运行的条件

1）空载时并联各变压器二次侧间没有环流

2）带负载后各变压器的负载系数相等

3）负载时各变压器对应相的电流相位相同29第29页，共43页，2023年，2月20日，星期一1、变比不同时－－形成环流(并联变压器的变比差≤0.5%)U230第30页，共43页，2023年，2月20日，星期一2、连接组别不同时－－形成环流

连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差300，将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁绕组，所以连接组别不同绝对不允许并联。31第31页，共43页，2023年，2月20日，星期一3、短路阻抗标么值不等时各台变压器所分配的负载与其短路阻抗标么值成反比。为了充分利用变压器的容量，达到理想的负载分配，并联运行变压器的短路阻抗标么值差≤10%

32第32页，共43页，2023年，2月20日，星期一五、并联运行时负载分配的实用计算公式负载分配与变压器的SN成正比，与UK成反比。短路电压小的变压器先满载并联变压器的最大容量之比不超过3：1，短路电压值尽可能接近，其差值≤10%。33第33页，共43页，2023年，2月20日，星期一例1：两台变压器并联运行，额定容量S1N=6300kVA，SIIN=5000kVA，联接组均为Yy0，短路阻抗：ZkI*=0.07，ZkII*=0.075，U1N/U2N=35/6.3kV，不计阻抗角差别。试计算并联组最大容量、最大输出电流、利用率。解：由于变压器I的短路阻抗标幺值小，先达到满载，令：故有

34第34页，共43页，2023年，2月20日，星期一两变压器并联组的最大容量并联组最大输出电流并联组利用率35第35页，共43页，2023年，2月20日，星期一试求：①输出总负载S=8000kVA时，每台分担多少负荷？②输出最大总负荷为多少？解：①例2：某变电所有两台变压器并联运行：36第36页，共43页，2023年，2月20日，星期一②变压器I先满载，令37第37页，共43页，2023年，2月20日，星期一38§3.５自耦变压器一次侧和二次侧共用一部分绕组的变压器称为自耦变压器。第38页，共43页，2023年，2月20日，星期一若忽略励磁电流，可得磁动势平衡式：可见：自耦变压器中一次侧、二次侧电压和电流关系与普通双绕组变压器相同。第39页，共43页，2023年，2月20日，星期一绕组容量：普通双绕组变压器一次侧、二次侧是通过主磁通传递的功率，也称为电