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1、广东工业大学电力工程系 刘艺,第三章 三相变压器及运行,第一节 三相变压器的磁路及绕组接法 第二节 三相变压器的连接组别 第三节 三相电势的波形分析 第四节 变压器的并联运行link,第一节 三相变压器的磁路及绕组接法,磁路系统分为两类 各相磁路彼此独立 各相磁路彼此相关 绕组接法 初级、次级绕组的连接方法 初级、次级绕组的线电势之间的相位,一、三相变压器的磁路,1、各相磁路彼此独立 各相主磁通以各自铁芯作为磁路。铁芯独立，磁路不关联。 各相磁路的磁阻相同，当三相绕组接对称的三相电压时，各相的励磁电流和磁通对称。,由三台完全相同的单相变压器按三相连接方式连接而成三相组成变压器,2、各相磁路彼此
2、相关,通过中间三个芯柱的磁通等于三相磁通的总和。 当外施电压为对称三相电压，三相磁通也对称，其总和A+B+c=0，即在任意瞬间，中间芯柱磁通为零。 在结构上省去中间的芯柱。,三相三铁芯柱变压器,三相铁心互不独立 三相磁路互相关联 中间相的磁路较短，令外施电压为对称三相电压，三相励磁电流也不完全对称，中间相励磁电流较其余两相为小。 与负载电流相比励磁电流很小，如负载对称，三相电流基本对称。,中间相磁路短，磁阻小，励磁电流较小 （F=R）,二、三相变压器的绕组接法,用大写字母A、B、C表示高压绕组的首端，用X、Y、Z表示高压绕组的末端，用小写字母a、b、c表示低压绕组的首端，用x、y、z表示低压绕
3、组的末端。 中压绕组的首端用Am、Bm、Cm 末端用Xm、Ym、Zm 首端(头) A B C (高压边) a b c (低压边) 末端(尾) X Y Z (高压边) x y z (低压边) 中性点引出标志用N、Nm 、n表示,不论是高压绕组或是低压绕组，标准规定只采用星形接法Y或三角形接法D。,1、星形接法,把三相绕组的三个末端连在一起，而把它们的首端引出。 以字母Y表示,2、三角形接法,把一相的末端和另一相的首端连接起来，顺序连接成一闭合电路 以字母D表示。 两种连接顺序 AX-CZ-BY AX-BY-CZ,3、绕组接法表示,Yy 或 YNy 或 Yyn Yd 或 YNd Dy 或 Dyn
4、Dd。 高压绕组接法大写，低压绕组接法小写，字母N、n是星形接法的中点引出标志。,第二节 三相变压器的连接组别,连接组别： 表示初级、次级（线）电势相位关系。 单相变压器的组别连接组的时钟表示。 同极性端：两个正极性相同的对应端点。 三相变压器的组别 标准组别,一、单相变压器的组别 1、同极性端 两个正极性相同的对应端点,变压器的初级、次级绕组由同一磁通交链，在某一瞬间高压绕组的某一端为正电位，低压绕组上也必定有一个端点的电位也为正。 在绕组旁边用符号表示 规定：电动势的正方向均从绕组的首端指向末端。,（1）、同极性端标志为相同首端标志,标有同极性端符号“”的一端作为首端 次级电势Eax与初级
5、电势EAX同相位,（2）、同极性端标志为相异首端标志,把初级绕组标有“”号的一端作为首端，在次级绕组标有“.”号的一端作为末端， 次级电势Eax与初级电势EAX反相,2、连接组的时钟表示,高压电势看作时钟的长针固定指向时钟12点(或0点) 低压电势看作时钟的短针代表低压电势的短针所指的时数作为绕组的组号。 同极性端相同首端标志：初级、次级电势相位差为零度，用时钟表示法为I，i0。（单相变压器） 同极性端相异首端标志：初级、次级电势相位差为180，用时钟表示法为I，i6。 （单相变压器） I，i表示初级、次级都是单相绕组，0和6表示组号。 单相变压器的标准连接组I，i0。,二、三相变压器的组别,
6、用初级、次级绕组的线电势相位差来表示。 与绕组的接法和绕组的标志方法（表示方法）有关 确定三相变压器连接组的三种因素： (1)相序采用正相序A、B、C (2)绕组接法Y(y)、D(d) (3)同名端与异名端（相同首端标志、相异首端标志） 判别三相变压器连接组的三个步骤： (1)画出原边绕组相电势相量图。 (2)找一等电位，一般是A与a，画出副边绕组电势相量图。 (3)连接对应线电势EAB与Eab，看夹角，再除以30。 即得所判连接组。,（1） Y，y连接,1、Y，y0 同极性端相同首端标志 初级、次级相电势同相位，次级侧线电势Eab与初级侧线电势EAB同相位。,（1） Y，y连接（续）,2、Y
7、，y6 同极性端相异首端标志。 次级侧线电势Eab与初级侧线电势EAB相位差180。,（2）Y，d连接,1、Y，d11 Eab滞后EAB 330,（2）Y，d连接（续）,2、Y，d1 Eab滞后EAB 30,三、标准组别,五种标准连接组：Y yn0；Y d11， YN d11；YN y0，Y y0。 YN-高压侧的中点可以直接接地或通过阻抗接地 对不同的应用场合，使用不同的标准组别。,(四) 由连接组画接线图,1.画出原方绕组的连接图 2.画出原方电势相量三角形，标出AX,BY,CZ 3.画出副方电势相量三角形，据连接组别，标出ax,by,cz 4.在相量图中，同向绕组在同一铁芯柱上，注意同名
8、端、异名端 5.连接副方绕组,第三节 三相变压器绕组连接法及其磁路系统 对电势波形的影响,由于磁路饱和，磁化电流是尖顶波。分解为基波分量和各奇次谐波（三次谐波最大）。在三相系统中，三次谐波电流在时间上同相位。,问题 在三相系统中，三次谐波电流在时间上同相位，是否存在（流通）与三相绕组的连接方法有关。（一次绕组为YN或Y分别分析） 分析三次谐波电流不能流通所产生的影响。,一、三相变压器组Y，y连接,初级为Y连接，励磁电流中所必需的三次谐波电流分量不能流通磁化电流正弦形。,磁通波近似于平顶波。 在各次谐波磁通中以三次谐波磁通幅度最大。 组式变压器中三次谐波磁通与基波磁通有相同磁路，其磁阻较小，三次
9、谐波电势相当大。其振幅可达基波振幅的50一60。 导致电势波形严重畸变。所产生的过电压有可能危害线圈绝缘。 规定：三相变压器组不能接成Y，y运行。,思考： 相电势中存在三次谐波电势， 则线电势的波形如何？,二、三相铁芯式变压器Y，y连接,三次谐波电流不能流通以及有三次谐波磁通存在。 磁路特点： 三相铁芯式变压器的三相磁路彼此相关， 各相的三次谐波磁通在时间上是同相位。 三次谐波磁通不能象基波磁通那样以其它铁芯为回归路线，只能以铁芯周围的油、油箱壁部分铁轭等形成回路，此磁路的磁阻较大，故三次谐波磁通及三次谐波电势很小。相电势接近于正弦波形。,三次谐波磁通的路径 铁芯周围的油、油箱壁和部分铁轭 特
10、点：磁阻较大，三次谐波磁通及其三次谐波电势很小 磁通接近正弦，相电势接近于正弦波形,三相铁芯式变压器可以接成Y y或Y yn 但三次谐波磁通经过油箱壁，在其中感应电势，产生涡流损耗，会引起油箱壁局部过热和降低变压器的效率。 容量限制在1800kVA以下,三、三相变压器YN，y连接,原边接通三相交流电源后，3次谐波电流均可在原绕组畅通。 在磁路饱和的情况下 ，铁心中的磁通和绕组中的感应电势仍呈(或接近)正弦形，不论是线电势，相电势，不论是原边，还是副边电势，其波形均呈正弦形。,四、三相变压器Y，d连接,次级侧三角形接法：对三次谐波电势短路，在三角形电路中产生的三次谐波电流（环流）。该环流（供给励
11、磁电流中所需的3次谐波电流分量）对原有的三次谐波磁通起去磁作用，三次谐波电势被削弱，量值是很小的。相电势波形接近正弦波形。 由初级侧提供了磁化电流的基波分量，由次级侧提供了磁化电流的三次谐波分量。其作用与由一次单方面提供尖顶波磁化电流的作用是等效的。 在高压线路中的大容量变压器需接成Y，d,基波电势形成环流？,五、三相变压器D，y连接,3次谐波电流可流通，磁通呈正弦形，从而每相电势接近正弦波。,分析点： 一次侧相电流中是否有三次谐波电流？ 磁通中有无三次谐波？ 一次侧线电流、相电势与线电势中有无三次谐波？ 二次侧电势、电流中是否存在三次谐波？,六、Yy连接附加一组D连接第三绕组,在铁芯柱另外安
12、装一套第三绕组，三角形连接，提供三次谐波电流通道。,小 结,磁路系统分为各相磁路彼此独立的三相变压器组和各相磁路彼此相关的三相铁芯式变压器。 初级绕组、次级绕组，可以接成星形，也可以接成三角形。初级、次级侧对应线电势(或电压)间的相位关系与绕组绕向、标志和三相绕组的连接方法有关。其相位差均为30的倍数，通常用时钟表示法来表明其连接组别。 不同磁路结构和不同连接方法的三相变压器，其励磁电流中的三次谐波分量流通情况不同。 Y或D型接法在线电势中都不存在三次谐波。,思考题,3-1 连接组的决定因素 3-3 组式变压器不能使用Yy连接 3-4 大容量变压器不接成Yy 3-6 组式变压器Yy连接，线电势
13、中无三次谐波,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,作业,习题 3-1（选做），3-2 注：画在同一列上，表示绕组绕在相同的铁芯柱上，即有相同的主磁通及其变化。,第四节 变压器的并联运行,变压器并联运行的定义 变压器并联运行的意义并联 应具备的条件 并联运行负载分配的实用计算公式,一、变压器并联运行定义,将两台或多台变压器的一、二次绕组分别接在各自的公共母线上，同时对负载供电。,二、变压器并联运行的意义,(1)适应用电量的增加随着负载的发展，必须相应地增加变压器容量及台数。 (2)提高运行效率当负载随着季节或昼夜有较大的变化时、根据需要
14、调节投入变压器的台数。 (3)提高供电可靠性允许其中部分变压器由于检修或故障退出并联。,三、理想的并联运行条件,内部不会产生环流空载时，各变压器的相应的次级电压必须相等且同相位。 使全部装置容量获得最大程度的应用在有负载时，各变压器所分担的负载电流应该与它们的容量成正比例，各变压器均可同时达到满载状态。 每台变压器所分担的负载电流均为最小各变压器的负载电流都应同相位，则总的负载电流是各负载电流的代数和。当总的负载电流为一定值时。每台变压器的铜耗为最小，运行经济。,（一）次级电压必须相等且同相位,1.并联连接的各变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的连接组。不同连接组变压器不能并联运行。 2.
15、各变压器都应有相同的线电压变比。 实用上所并联的各变压器的变比间的差值应限制在0.5以内。,目的：避免在并联变压器所构成的回路中产生环流,（二）负载电流与容量成正比例,各变压器应有相同的短路电压,分析 1.由于连接组相同，变比一致，可使用并联电路的分流计算方法 2.假设各变压器同时达到满载，则,（三）各变压器的负载电流应同相位,要求各变压器短路电阻与短路电抗的比值相等。即要求短路电压的有功分量和无功分量应分别相等。,四、并联运行负载分配计算公式,假设:各变压器有相同的变比，但有不同的短路电压。大容量变压器一般有较大的短路电压。,1、各变压器的负载电流 总负载电流,2、负载电流分配关系式,3、输
16、出功率分配关系式,都是复数运算,假定:变压器的电流同相，算式中阻抗仅取绝对值,复数运算简化为代数运算,结论,各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与短路电压成反比。 如果各变压器的短路电压都相同，则变压器的负载分配只与额定容量成正比。各变压器可同时达到满载，总的装置容量得到充分利用。,实际上,一般电力变压器的uk*大约在0.050.105范围内，容量大的变压器uk*也较大。 如果uk*不等，则uk*较小的那台变压器将先达到满载。 (SSN):(SSN)=(1/UK*) : (1/UK*) 当UK*UK*时，SSINSSN说明变压器先满载， UK*大的变压器将达不到满载，整个装置容量得不到充分利用。 实用：为使总容量能够得到利用，要求并联运行的各变压器的容量接近，最大容量与最小容量之比不超出3:1；短路电压接近，差值不超过10。,例题 两台变压器并联运行,求：
