《電機學》第二版_胡虔生第三章3

1、大學電氣工程與自動化學院電機學教研組電機學多媒體課件系列電機學多媒體課件系列2007.1第一篇第一篇 變變 壓壓 器器第三章第三章 三相變壓器及運行三相變壓器及運行2第三章第三章 三相變壓器及運行三相變壓器及運行3.1 三相變壓器的磁路3.2 三相變壓器的連接組 3.3 三相變壓器連接組及磁路對電動勢波形的影響3.4 變壓器的并聯運行3.5 互感器目目 錄錄33.1 3.1 三相變壓器的磁路三相變壓器的磁路一、各相磁路彼此獨立一、各相磁路彼此獨立CZcBYbAXa 三相組式變壓器三相組式變壓器: :三個完全相同的三個單相變壓器三個完全相同的三個單相變壓器按一定方試作三相聯接，構成三相組式變壓器

2、。按一定方試作三相聯接，構成三相組式變壓器。特點特點: :三相電路相關，三相磁路獨立三相電路相關，三相磁路獨立40cba每一每一相相鐵心柱的主磁通均以其它兩相為回路鐵心柱的主磁通均以其它兩相為回路. .二、各相磁路彼此相關二、各相磁路彼此相關三相芯式變壓器三相芯式變壓器: :從三個單相從三個單相變壓器變壓器鐵心合并成鐵心合并成5三相芯式磁路變壓器特點三相芯式磁路變壓器特點: :三相的電路三相的電路相關相關三相磁路也彼此三相磁路也彼此相關相關磁路長短不一，磁路長短不一， 勵磁電流占很小比例，勵磁電流占很小比例， 影響不大影響不大AXaxBYbyCZczuvw63.23.2三相變壓器的聯接組三相變

3、壓器的聯接組一三相變壓器的連接法一三相變壓器的連接法高壓高壓繞組繞組: :首端由首端由A A、B B、C C表示，表示， 末端由末端由X X、Y Y、Z Z表示；表示；低壓低壓繞組繞組: :首端由首端由a a、b b、c c表示，表示， 末端由末端由x x、y y、z z表示。表示。 星形連接星形連接: “Y”， 中點引出為中點引出為“YN”2 2、三相變壓繞組的接法、三相變壓繞組的接法星形連接星形連接“Y”1繞組首末端標志繞組首末端標志:7三角形連接三角形連接: :“ ”， 有順接、逆接有順接、逆接BYCZAXCZBYAX:逆接順接三角形連接三角形連接8二、連接組別及標準連接組二、連接組別及

4、標準連接組1.同極性同極性(名名)端：端： 任一瞬間兩繞組電位變任一瞬間兩繞組電位變化規(guī)律相同端稱為同極性化規(guī)律相同端稱為同極性端，用符號端，用符號“”標出。標出。9連接組別連接組別: : 反映三相變壓器連接方式及一、二反映三相變壓器連接方式及一、二次線電動勢（或線電壓）的相位關系，與繞組次線電動勢（或線電壓）的相位關系，與繞組的繞向、首末端標志、連接方式有關。的繞向、首末端標志、連接方式有關。時鐘表示法時鐘表示法: : 作為時鐘的分針，指向作為時鐘的分針，指向1212點，點， 作為時鐘的時針，其指向的數字就是變壓器的作為時鐘的時針，其指向的數字就是變壓器的連接組別號。連接組別號。ABEabE

5、2 2、連接組別及時鐘表示法、連接組別及時鐘表示法通過畫相量圖來判別變壓器連接組別通過畫相量圖來判別變壓器連接組別10) 0,(12,:iIiI或連接組別為高、低壓繞組的電動勢同相位。高、低壓繞組的電動勢同相位。3. 3. 單相變壓器的組別單相變壓器的組別a) 首端極性相同時首端極性相同時116,iI連接組別為b) 首端極性不同時首端極性不同時高、低壓繞組電動勢相位相反高、低壓繞組電動勢相位相反xa121 1）、）、Y Y，y y接法接法4 4、三相變壓器繞組的聯接組別、三相變壓器繞組的聯接組別13142 2）、）、Y Y，d d接法接法15161718由上可得：由上可得：Y Y，y y（或（

6、或D D，d d）連接有）連接有0 0、2 2、4 4、6 6、8 8、1010等六組別等六組別Y Y，d d（或（或D D，y y）連接有）連接有1 1、3 3、5 5、7 7、9 9、1111等六組別等六組別國家標準國家標準: :Y,yn0Y,yn0、Y,d11Y,d11、YN,d11YN,d11、YN,y0YN,y0和和Y,y0Y,y0連接組連接組為三相雙繞組電力變壓器的為三相雙繞組電力變壓器的標準連接組別標準連接組別。其中最為常用：其中最為常用：Y,yn0 Y,yn0 連接的二次繞組可以引出中線，成為連接的二次繞組可以引出中線，成為三相四線制三相四線制， 用作配電變壓器時可兼用作配電變

7、壓器時可兼供動力和照明負載供動力和照明負載。Y,d11 Y,d11 連接用于低壓側電壓超過連接用于低壓側電壓超過400V400V的線路中。的線路中。YN,d11YN,d11連接主要用于連接主要用于高壓輸電線路高壓輸電線路中，使電力系統的高壓中，使電力系統的高壓 側可以接地。側可以接地。19課時小結課時小結1、三相變壓器的磁路及其特點？（組式、三相變壓器的磁路及其特點？（組式、芯式）芯式）2、變壓器的連接組別及時鐘表示法、變壓器的連接組別及時鐘表示法?3、三相變壓器連接組別的判斷方法？、三相變壓器連接組別的判斷方法？（重點）（重點）4、書面作業(yè)、書面作業(yè)P56：3-1、3-2203.3 3.3

8、三相變壓器繞組聯接及其三相變壓器繞組聯接及其磁路系統對電動勢波形的影響磁路系統對電動勢波形的影響0ia)a)單相變壓器空載運行單相變壓器空載運行: :主磁通主磁通 m正弦波正弦波( (使使 E E2 2 為正弦波為正弦波) )外施電壓外施電壓 U U1 1正弦波正弦波空載電流空載電流i i0 0尖頂波尖頂波i i0 0存在：存在：i i1 1( (正弦）正弦） i i3 3及各次高次諧波及各次高次諧波21b)b)在三相變壓器系統在三相變壓器系統三相三次諧波電流分量三相三次諧波電流分量同相位、等幅值同相位、等幅值, ,即：即： t3sin)120 tsin3(Ii t3sin)120- tsin

9、3(Ii t3sin303m3C303m3B33mmmAIIIi若若i i33可以流通，可以流通，m m為正弦波，為正弦波，E E 為正弦波為正弦波若若i i33不能流通，不能流通，m m為平頂波，為平頂波，E E 為尖頂波為尖頂波單相、三相單相、三相YN、三相、三相三相三相Y接法接法22一次側一次側Y接接i3=0im正弦波正弦波 m= 1+ 3+ 一三相變壓器組一三相變壓器組 Y,y Y,y 聯接聯接231. 1. 三相組式變壓器三相組式變壓器 3 3與與 1 1 磁路相同磁阻較小磁路相同磁阻較小 f3=3f1E3 相當大相當大(45(4560% E60% E1 1) )相電動勢波形嚴重畸變

10、相電動勢波形嚴重畸變產生過產生過電壓電壓, ,危害繞組的絕緣危害繞組的絕緣E1思考：思考：1、線電動勢是什么波形？、線電動勢是什么波形？ 2、是否可以接成、是否可以接成YN，y 和和 Y，yn運行？運行？結論：三相變壓器組結論：三相變壓器組不能采用不能采用Yy連接連接242.2.三相芯式變壓器三相芯式變壓器 注意：注意：但但 3經過油箱壁會產生渦流，引起局部發(fā)熱，損耗經過油箱壁會產生渦流，引起局部發(fā)熱，損耗增加。因此其容量一般不超過增加。因此其容量一般不超過1800KVA1800KVA 3 3磁路磁阻大磁路磁阻大 3 3小小 m m、E E 接近正弦波接近正弦波結論：三相芯式變壓結論：三相芯式

11、變壓器可以接成器可以接成Y，y連連（包括（包括Y，yn連接）連接）25二三相變壓器組二三相變壓器組Y,dY,d聯接聯接1.D,y1.D,y連接連接一次側一次側i i3 3可以流通可以流通mm為正弦波為正弦波 E E相相為正弦為正弦波波線電勢為正弦波。線電勢為正弦波。2.Y,d2.Y,d連接連接a) 一次側一次側Y接接i3不能流通，不能流通， m、E相相出現三次諧波分量。出現三次諧波分量。b) 二次側二次側 接，接， i3同相位、同幅值，形成同相位、同幅值，形成 環(huán)流環(huán)流c) 二次側二次側 i23 作為激磁電流，與一次側基波電流共同建立作為激磁電流，與一次側基波電流共同建立主磁場，主磁場，m接近

12、正弦波，接近正弦波， E相相為正弦波，為正弦波，E線線為正弦波。為正弦波。結論：結論：三相變壓器存在一個三相變壓器存在一個繞組，繞組，m、E近似為正弦波近似為正弦波26 大容量三相變壓器需接成大容量三相變壓器需接成YyYy時時 另加一套三角另加一套三角形繞組形繞組 提供磁化電流三次諧波分量提供磁化電流三次諧波分量 主磁通主磁通接近正弦波接近正弦波, ,相電動勢接近正弦波。相電動勢接近正弦波。 三三YyYy連接附加一組連接附加一組d d連接繞組連接繞組27變壓器變壓器i33相電動勢相電動勢應用應用Yy芯式芯式無無弱（走漏磁路）弱（走漏磁路）正弦正弦1800KVA1800KVA以上以上不可用不可用

13、Yy組式組式無無強（走主磁路）強（走主磁路）尖峰尖峰不用不用YN，y有（經中線）有（經中線）無無正弦正弦可用可用Y，yn有（經中線）有（經中線）無無正弦正弦可用可用( (不允許空載不允許空載) )Yd（D，y）有（有（中有）中有）可略去可略去接近正弦接近正弦可用可用采用采用D接線可以改善相電動勢波形接線可以改善相電動勢波形四小結四小結283.4 3.4 變壓器的并聯運行變壓器的并聯運行二、并聯運行的優(yōu)點二、并聯運行的優(yōu)點1.1.能提高供電的可靠性能提高供電的可靠性2.2.提高系統的運行效率提高系統的運行效率3.3.減少初投資、減少備用容量減少初投資、減少備用容量一、并聯運行的定義一、并聯運行的

14、定義將幾臺變壓器的一、二次繞組分別接在一、二將幾臺變壓器的一、二次繞組分別接在一、二次側的公共母線上次側的公共母線上, ,共同向負載供電的運行方式。共同向負載供電的運行方式。29四、并聯運行的變壓器必須滿足以下三個條件四、并聯運行的變壓器必須滿足以下三個條件 1 1）各變壓器的）各變壓器的額定電壓額定電壓相等，即相等，即變比變比相等相等 2) 2) 各變壓器的各變壓器的連結組別連結組別相同相同 3 3）各變壓器）各變壓器短路阻抗短路阻抗的標么值相等的標么值相等 且且短路電抗與短路電阻短路電抗與短路電阻之比相等之比相等 三、變壓器理想并聯運行的條件三、變壓器理想并聯運行的條件1 1）空載時并聯各

15、變壓器二次側間沒有環(huán)流）空載時并聯各變壓器二次側間沒有環(huán)流 2 2）帶負載后各變壓器的負載系數相等）帶負載后各變壓器的負載系數相等3 3）負載時各變壓器對應相的電流相位相同）負載時各變壓器對應相的電流相位相同301 1、變比不同時形成環(huán)流、變比不同時形成環(huán)流( 并聯變壓器的并聯變壓器的變比差變比差0.5% )312 2、連接組別不同時形成環(huán)流、連接組別不同時形成環(huán)流 連接組別不同時，二次側線電壓之間至少相差連接組別不同時，二次側線電壓之間至少相差30300 0，則二次線電壓差為線電壓的，則二次線電壓差為線電壓的51.8%51.8%，這么大的，這么大的電壓差將產生電壓差將產生幾倍于額定電流的空載

16、環(huán)流幾倍于額定電流的空載環(huán)流，會燒毀，會燒毀繞組，所以連接組別不同繞組，所以連接組別不同絕對不允許并聯絕對不允許并聯。3 3、短路阻抗標么值不等時、短路阻抗標么值不等時各臺變壓器所分配的負載與其短路阻抗標么值成各臺變壓器所分配的負載與其短路阻抗標么值成反比。為了充分利用變壓器的容量，達到理想的負載反比。為了充分利用變壓器的容量，達到理想的負載分配，并聯運行變壓器的分配，并聯運行變壓器的短路阻抗標么值差短路阻抗標么值差10%10% 32五、并聯運行時負載分配的實用計算公式五、并聯運行時負載分配的實用計算公式*:knNnkIINIIkINInIIIuSuSuSSSS負載分配與變壓器的負載分配與變壓

17、器的 SN 成正比，與成正比，與 UK 成反比。成反比。短路電壓小的變壓器短路電壓小的變壓器先滿載先滿載 并聯變壓器的最大容量之比不超過并聯變壓器的最大容量之比不超過3：1，短路電壓，短路電壓值盡可能接近，其差值值盡可能接近，其差值10%。*1:1:1:knkIIkInIIIuuunNnIINIIINISSSS總331I*kII*kIIII11:ZZ：075. 0107. 011II：933.0II例例1：兩臺變壓器并聯運行，額定容量兩臺變壓器并聯運行，額定容量S1N=6300kVA，SIIN=5000kVA，聯接組均為，聯接組均為Yy0，短路阻抗：，短路阻抗：ZkI*=0.07，ZkII*=

18、0.075，U1N/U2N=35/6.3kV ，不計阻抗角差別。試計算，不計阻抗角差別。試計算并聯組最大容量、最大輸出電流、利用率。并聯組最大容量、最大輸出電流、利用率。解：解：由于變壓器由于變壓器I的短路阻抗標幺值小，先達到滿載，令：的短路阻抗標幺值小，先達到滿載，令：故有故有 34IINIIINImSSSkVA10965)5000933. 063001 (A9 .10043 . 631096532Nm2mUSI%04.975000630010965IIIm SSS兩變壓器并聯組的最大容量兩變壓器并聯組的最大容量 并聯組最大輸出電流并聯組最大輸出電流 并聯組利用率并聯組利用率 35試求：試求

19、：輸出總負載輸出總負載S=8000kVAS=8000kVA時，每臺分擔多少負荷？時，每臺分擔多少負荷？ 輸出最大總負荷為多少？輸出最大總負荷為多少？解：解：9 . 6/5 . 7/11:KIKII*kII*kIIIIUUZZ：INIIINII8000SSSI0.956II0.881INI3200KVAS1N2N/35/6.3kVUUKI6.9%UINII5600KVAS1N2N/35/6.3kVUUKII7.5%U例例2 2：某變電所有兩臺變壓器并聯運行：某變電所有兩臺變壓器并聯運行：I36變壓器變壓器I I先滿載，令先滿載，令NI32000.9563065KVASNII5600 0.8814

20、935KVASI1INIIINIISSSKIKII*kII*kIIII/11:UUZZ：IIKIKII/0.92UUNI0.9256008352KVASS37課時小結課時小結1、三相變壓器的磁路及連接組別對電動勢波形、三相變壓器的磁路及連接組別對電動勢波形的影響？的影響？2、變壓器并聯運行的理想條件、變壓器并聯運行的理想條件?并聯時如何滿并聯時如何滿足這些條件？足這些條件？ （重點）（重點）3、變壓器并聯運行的負載分配？（重點）、變壓器并聯運行的負載分配？（重點）4、書面作業(yè)、書面作業(yè)P56：3-3、3-4 預約實驗預約實驗383.3. 互感器互感器、分類：、分類：電壓互感器電壓互感器電流互感器電流互感器、用途：、用途：擴大儀表的量程擴大儀表的量程起隔離作用，保證安全起隔離作用，保證安