RO《核电厂电气原理与设备》单元10(课时19-20)变压器

第10单元

变压器（2）10-1单相变压器的负载运行（一）电磁关系一、负载运行的电磁关系（二）磁动势平衡用电流形式表示原边电流增量的作用结论：原边电流增量产生的磁动势抵消副边电流产生的磁动势。功率的传递注意：（三）电动势平衡方程电动势平衡方程对应的电路图二、变压器的折算目的：获得一个具有电的直接联系的等效电路代替实际变压器的电路图。折算原则：（1）磁场不变原则；（2）功率或损耗不变原则。方法：将二次侧绕组匝数等效为一次侧绕组匝数，其它参数等效处理（计算）。注意：区分等效与实际。（一）电流的折算根据磁场不变原则：显然：（二）电动势的折算根据磁场不变原则：显然：（三）电压、电阻、电抗的折算根据功率不变原则：显然：（四）折算后的基本方程式T型等效电路（五）等效电路参考多媒体：过程1jx

型等效电路简化等效电路（六）负载运行相量图电感性负载电阻性负载电容性负载

一、磁路系统XZABCY组式变压器10-2三相变压器

三相心式变压器

磁路系统结论三相变压器的分类：（1）组式磁路变压器特点：三相磁路彼此独立。（2）心式磁路变压器特点：三相磁路彼此关联。二、电路系统端头标识主要联接法同名端和联接组号（一）变压器的引出端标识绕组名称单相变压器三相变压器中性点首端末端首端末端高压绕组AXA、B、CX、Y、ZN低压绕组axa、b、cx、y、zn（二）变压器的联接组号联接组号：用于描述感应电动势相位关系。时钟表示法=>联接组号。影响感应电动势相位的因素：绕组绕制方向；绕组的联接方法。单相变压器的联接组号参考多媒体-最后一步。三相变压器的联接组号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。三相变压器的连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志有关，而且还与三相绕组的连接方式有关。采用时钟表示法。总结若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可以得到Y,y4、Y,y8连接组别。Y，y连接同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势也同相位，连接组别为Y，y0。同理，若异名端在对应端，可得到Y，y6、Y,y10和Y,y2连接组别。若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可以得到Y,d3、Y,d7联接组。Y，d连接——情况1同理，若异名端在对应端，可得到Y，d5、Y,d9和Y,d1联接组。同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势相差330度，连接组别为Y，d11。若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可以得到Y,d5、Y,d9连接组别。同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势相差300，连接组别为Y，d1。同理，若异名端在对应端，可得到Y，d7、Y,d11和Y,d3连接组别。Y，d连接——情况2Y，yn0Y，d11YN，d11YN，y0Y，y0常用的联接组号

为了便于制造和并联运行，国家标准规定标准联接组别：

：用作配电变压器。

：用于低压侧电压超过400V的线路中。：用于高压输电线路中。：用于高压输电线路中。：普通工业用电。三、感应电动势波形单相变压器（一）Y,y联接的组式三相变压器三次谐波电势相当大。其振幅可达基波振幅的50％~60％。可能危害线圈绝缘。规定：三相变压器组不能接成Y，y运行。特点：三次谐波电流不能流通；三次谐波磁通同样不能流通（二）Y,y联接的心式三相变压器三次谐波磁通经过油箱壁会引起油箱壁局部过热；所以，三相铁芯式变压器可以接成Y，y，但是容量一般限制在1800kVA以下。（三）三相变压器YN，y联接3次谐波电流可在原边绕组畅通。感应电势仍呈(或接近)正弦形。（四）三相变压器D，y连接3次谐波电流均可在原边绕组畅通。感应电势仍呈(或接近)正弦形。注意：一次侧相电流中是有三次谐波电流，一次侧线电流中有无三次谐波？（五）三相变压器Y，d连接（六）Y，y连接附加一组D连接第三绕组（Y，y，d）在铁芯柱另外安装一套第三绕组，三角形连接，提供三次谐波电流通道10.3其他用途的变压器一、三绕组变压器10.3其他用途的变压器三绕组变压器绕组布置图1——高压绕组；2——中压绕组；3——低压绕组升压变压器降压变压器二、自耦变压器自耦变压器绕组布置图

自耦变压器无论是升压还是降压，其基本原理是相同的。下面以自耦降压变压器为例进行分析。在普通双绕组变压器中，通过电磁感应，从一次侧将功率传递到二次侧，而在自耦变压器中除了通过电磁感应传递功率外，还由于一次侧和二次侧之间电路相通，而直接传递一部分功率。当在一次绕组施加电源电压时，由于主磁通的作用，在一次、二次绕组中产生感应电动势，其有效值为电压比

当自耦变压器负载运行时，根据磁动势平衡关系，负载时合成磁动势建立的主磁通与空载磁动势建立的主磁通相同，故有忽略空载电流一次侧和二次侧电流大小与匝数成反比，而相位相反。

公共绕组中的电流应为相量之和，即对自耦降压变压器，I2

＞I1，且相位相反，故有

由于自耦变压器的电压比k一般接近于1，这时I1

与I2

的数值相差不大，公共绕组中的电流I较小，因此公共绕组可用截面较小的导线绕制，以节省绕组用铜量，同时减小变压器的体积和重量。

自耦变压器的输出视在功率（即容量）为

上式表明，自耦变压器的输出视在功率可分为两个部分，其中Ｕ2I是通过电磁感应传递给负载的，即通常所说的电磁功率，这部分功率决定了变压器的主要尺寸和材料消耗，是变压器设计的依据，称为自耦变压器的计算容量（或电磁功率）。另一部分U2I1

是一次电流I1

直接传递给负载的功率，称为传导功率。传导功率是自耦变压器所特有的。

综合以上的分析可知，自耦变压器与普通双绕组变压器相比较，在相同的额定容量下，由于自耦变压器的计算容量小于额定容量，因此自耦变压器的结构尺寸小，节省有效材料（铜线和硅钢片）和结构材料（钢材），降低了成本。同时有效材料的减少还可减小损耗，从而提高自耦变压器的效率。自耦变压器的电压比k越接近1，计算容量越小，则自耦变压器的优点越显着，所以自耦变压器一般用于电压比k＜2的埸合。由于自耦变压器的一、二次侧之间有电的直接联系，所以高压侧的电气故障会波及到低压侧，因此在低压侧使用的电气设备同样要有高压保护设备，以防止过电压。另外，自耦变压器的短路阻抗小，短路电流比双绕组变压器的大，因此必须加强保护。三、分裂变压器分裂变压器绕组布置图四、仪用互感器电压互感器和电流互感器的连接

使用电压互感器时，应注意以下几点：

1）电压互感器在运行时二次绕组绝对不允许短路。因为如果二次侧发生短路，则短路电流很大，会烧坏互感器。因此使用时，在一次、二次侧电路中应串接熔断器作短路保护。

2）电压互感器的铁心和二次绕组的一端必须可靠接地，以防止高压绕组绝缘损坏时，铁心和二次绕组带上高电压而造成的事故。

3）电压互感器有一定的额定容量，使用时二次侧不宜接过多的仪表，以免影响电压互感器的准确度。我国目前生产的电力电压互感器，按准确度分为0.5、1.0和3.0等三级。

使用电流互感器时，应注意以下几点：

1）电流互感器在运行时二次绕组绝对不允许开路。如果二次绕组开路，电流互感器就成为空载运行状态，被测线路的大电流就全部成为励磁电流，铁心中的磁通密度就会猛增，磁路严重饱和，一方面造成铁心过热而毁坏绕组绝缘