三相变压器-5课件讲解

铁道信号自动控制专业教学资源库《铁路信号电源设备维护》德修身技立业铁道信号自动控制专业教学资源库变压器-5德修身技立业3.影响三相变压器电动势波形的因素是变压器电路，即绕组连接方式（Y连接，还是D连接）；变压器磁路，即铁芯结构型式（组式，还是芯式）。（4）三相变压器电动势波形的分析方法：空载电流（i0）主磁通（φ0）相电动势（E2）Y连接无i03i0正弦波φ0组式有φ03φ0平顶波E2尖顶波芯式无φ03φ0正弦波E2正弦波YN连接D连接有i03I0尖顶波Φ0正弦波E2正弦波思考题1连接组的决定因素2组式变压器不能使用Yy连接3大容量变压器不接成Y,y4组式变压器Yy连接，线电势中有无三次谐波与绕组的接法和绕组的标志方法有关三次谐波电势使相电势过高三次谐波磁通经过油箱壁产生漏磁损耗无三次谐波第四节变压器的不对称运行（1）变压器不对称运行的分析方法----对称分量法。（2）Y，yn三相变压器带单相负载。（3）中点位移现象。本节课主要解决的三大问题1.什么是对称分量法？2.为什么要引入对称分量法？3.怎么使用对称分量法分析？

三相变压器在正常运行情况下，一次侧绕组加三相对称电压。但在实际运行过程中负载不一定总是对称的。例如变压器供电给单相电炉或电焊机等单相负载；照明负载也很难是三相完全对称的，这些因素都会造成变压器不对称运行。

在三相负载电流不对称时，变压器内部阻抗压降也随之不对称，在一般电力变压器中，变压器内部阻抗压降较小，故负载电流不对称对二次侧电压不对称程度的影响不太大。但对Y，yn连接的三相组式变压器来说，负载的不对称，将引起相电压的显著不对称，导致变压器无法正常运行。不对称运行状态的主要原因总结：问题采用什么方法分析变压器的不对称运行？一、对称分量法

三相对称分量法是把一组不对称的三相电流（或电压）分解成正序、负序和零序三组对称分量，这三组对称电流（或电压）按各序对称的三相系统单独作用，分别进行计算，将所得的各序结果叠加就等于原来那组不对称的三相电流（或电压），前者称为后者的对称分量。要求解不对称三相系统，就需要将不对称转换为对称系统。转换的方法是什么？转换的思想是什么？①外施电压不对称。三相电流也不对称。②各相负载阻抗不对称。当一次侧外施电压对称，三相电流不对称。不对称的三相电流流经变压器，导致各相阻抗压降不相等，从而二次侧电压也不对称。③外施电压和负载阻抗均不对称。转换的方法：对称分量法。转换的思想：电气工程中常把不对称的三相系统分解为相序分别为正序、负序、零序的三个独立的对称系统。对称三相系统的求解，已经学习和掌握。用一相的等效电路求解不对称三相系统的求解，该怎么办？转换对称分量法ABCABC等效电路是由对称系统构建的转换的思路：a.假设有独立对称系统I+,I-,Io，其叠加正好构成不对称三相系统；b.如果能够找到这三个对称系统的表达式，则假设成立；c.相应的，不对称的三相系统也就分解成了三个独立的对称系统I+,I-,Io。二、Y，yn三相变压器带单相负载Y，yn连接三相变压器带单相负载时，设一次侧外施三相对称电压，负载ZL接于a相。为方便起见，认为二次侧各物理量已折算到了一次侧。具体分析步骤如下。根据各序等值电路图，利用对称分量法分析可得，忽略漏阻抗时，单相负载电流为:式中表明:单相负载电流的大小与零序励磁阻抗的大小有关。零序励磁阻抗的大小与三相变压器铁芯结构型式密切相关。(1)Y，yn连接三相组式变压器:

零序磁通可在铁芯闭合，主磁路的磁阻很小，零序磁通很大，与之对应的Zm0很大，近似等于正序励磁阻抗Zm。此时，即使变压器二次侧发生单相短路(即负载阻抗ZL=0)，可得短路电流为:

上式表明，短路电流很小，仅为空载电流的3倍。故Y，yn连接三相组式变压器带单相负载时，不能向负载提供所需的电流和功率，无法带单相负载，所以电力系统中不允许采用这种变压器。(2)Y，yn连接三相芯式变压器:

零序磁通不能在相关联的铁芯中闭合，只能经油或空气及箱壁闭合，磁阻很大，零序磁通很小，与之对应的Zm0很小，由上式可知，负载电流主要由负载阻抗ZL的大小决定的，可以带单相负载运行，所以电力系统中允许采用这种变压器。三、中点位移现象(中点浮动现象)

Y，yn连接三相变压器带单相负载时，由于一次侧无中线，没有零序电流，只有正、负序电流。于是，一、二次侧正、负序电流分量所建立的正、负序磁动势恰好平衡。但二次侧零序分量电流产生零序磁通φ0。φ0就在各相绕组感应零序电动势E0，叠加各相电压上，其结果使带负载相的端电压下降，而不带负载相的端电压升高。尽管外施电压三相对称，但三相相电压已不在对称，在相量图中表现为相电压中点O’偏离了线电压三角形的几何中心O。中点浮动的程度主要取决于零序电势E0，E0的大小取决于零序磁通φ0，φ0又和磁路结构有关。(1)Y，yn连接三相组式变压器:

零序磁通φ0可在彼此独立的铁芯闭合，主磁路的磁阻很小，零序磁通φ0很强，感应产生的零序电动势E0很大，导致中点位移严重，使得带负载相的电压下降幅度较大，无法带载运行，而另外两相电压又急剧升高，造成过电压而危及绕组绝缘。所以电力系统中不允许采用这种变压器。(2)Y，yn连接三相芯式变压器:

零序磁通φ0不能在彼此关联的铁芯中闭合，只能经油或空气及箱壁闭合，磁阻很大，零序磁通φ0很弱，感应产生的零序电动势E0很小，导致中点位移不严重，可以带一定的单相负载运行，所以电力系统中允许采用这种变压器。为减小零序磁通以减小中点位移的程度，我国电力变压器运行规程规定:该类变压器的中线电流值不允许超过变压器额定电流的25％，或另有特殊规定值。

在其他连接的变压器，如D，yn中，当yn侧有零序电流时，D侧绕组中也会感应出零序电流，与二次侧的零序电流相平衡，因此零序磁通φ0很弱，感应的零序电动势E0很小，中点位移不严重，不会发生上述那样电压严重不对称的现象。思考题1.为什么三相组式变压器不允许采用Y,y0连接？而三相芯式变压器可以采用Y,y0连接？2.为什么希望三相变压器有一侧绕组接成三角形？3.为什么Y,yn连接的组式变压器不能带单相负载？且中点位移严重？4.为什么Y,yn连接的芯式器可以带单相负载？中点位移也不大？本章小结（3）三相变压器的连接组别，反映了高、低侧三相绕组的连接法以及高、低压侧对应线电压之间的相位差。它除了与绕组首尾端标记和极性有关外，还与高、低压侧三相绕组的接法有关。国家标准规定电力变压器最常用的有Y，yn0;Y,dl1;YN,dl1三种。

(2)对于单相变压器，其高、低侧绕组套在同一芯柱上，交链同一磁通并感应电动势时，当高压侧绕组的某一端头的电位为正（高电压），低压侧绕组必有一个端头的电位也为正（高电位），这两个具有正极或另两个具有负极的端头，称为同极性端或同名端。单相变压器高、低压侧电压相位关系，由绕组首尾端标记和极性来决定。如果两绕组首端为同名端，则两绕组相电压同相位；如果两绕组首端为异名端，则两绕组相电压反相位。（1）三相变压器的磁路系统分为两类：一是组式变压器磁路，另一是芯式变压器磁路。前者三相磁路彼此独立，三次谐波磁通有通路，沿铁芯闭合；后者彼此相关，三次谐波磁通无通路，沿油箱壁闭合。（5）分析三相变压器不对称运行时，常采用对称分量法。（4）空载时电动势波形受绕组连接法及铁芯结构形式两个因素的影响，由于空载电流与主磁通之间的关系为非线性，当空载电流没有三次谐波存在，则产生三次谐波的磁通，其大小要视铁芯结构而定。三次谐波磁通较大时，感应出三次谐波电动势为尖顶波，当三相绕组的连接使空载电流有三次谐波，磁通和电动势中均没有三次谐波。高、低压侧绕组中只要有一个绕组接成三角形，就能改善相电动势波形。（6）Y,yn0连接的三相变压器带单相负载,出现中点位移.中点位移的原因是由于二次侧有零序电流而一次侧没有零序电流相平衡,二次侧的零序电流成为励磁电流,产生了零序磁通,在各绕组感应出零