三相變壓器及運(yùn)行課件

1、第三章 三相變壓器及運(yùn)行第1頁(yè)，共34頁(yè)。第一節(jié) 三相變壓器的磁路一、各相磁路彼此獨(dú)立就是用三個(gè)單相變壓器構(gòu)成三相變壓器組。第2頁(yè)，共34頁(yè)。二、各相磁路彼此相關(guān)（三相鐵芯式變壓器）第3頁(yè)，共34頁(yè)。第二節(jié) 三相變壓器的連接組一、三相變壓器繞組的接法 基本接法： 星形（Y）：三相末端相連 三角形（D）：相鄰相首末端相連第4頁(yè)，共34頁(yè)。 組合接法： Yy或YNy或Yyn：高壓側(cè)和低壓側(cè)都是星形接法，某一側(cè)的中性點(diǎn)可接地。 Yd或YNd；高壓側(cè)星形接法，低壓側(cè)三角形接法，高壓側(cè)的中性點(diǎn)可接地。 Dy或Dyn：高壓側(cè)三角形接法，低壓側(cè)星形接法，低壓側(cè)的中性點(diǎn)可接地。 Dd：高壓側(cè)和低壓側(cè)都是三角形

2、接法。 注意：只有星形接法才有中性點(diǎn)。第5頁(yè)，共34頁(yè)。二、連接組別及標(biāo)準(zhǔn)連接組 連接組：表示一、二次繞組電動(dòng)勢(shì)相位關(guān)系的一種方法。 同極性端：某一時(shí)刻高低壓繞組上極性相同的對(duì)應(yīng)端點(diǎn)稱為同極性端。 注意：同極性端是客觀存在的，它與高低壓繞組的相對(duì)繞向有關(guān)。 首末端：繞組的兩個(gè)端點(diǎn)，人為地指定其中一個(gè)是首端，則另一個(gè)就是末端。第6頁(yè)，共34頁(yè)。 Ii0：同極性端同時(shí)標(biāo)為首端。 Ii6：同極性端一個(gè)標(biāo)為首端，一個(gè)標(biāo)為末端。 時(shí)鐘表示法：高壓電動(dòng)勢(shì)看作時(shí)鐘的長(zhǎng)針，低壓電動(dòng)勢(shì)看作時(shí)鐘的短針，把代表高壓電動(dòng)勢(shì)的長(zhǎng)針固定指向12點(diǎn)，代表低壓電動(dòng)勢(shì)的短針?biāo)傅臅r(shí)數(shù)作為繞組的組號(hào)。1、單相變壓器的連接組別第7

3、頁(yè)，共34頁(yè)。2、三相變壓器的連接組別 三相變壓器的連接組別用一、二次繞組的線電勢(shì)相位差來(lái)表示。 Yy連接：AXBYCZabcYy0 連接第8頁(yè)，共34頁(yè)。Yy6 連接第9頁(yè)，共34頁(yè)。 Yd連接 三相變壓器的連接組別種類繁多，為統(tǒng)一制造，我國(guó)國(guó)標(biāo)規(guī)定只生產(chǎn)五種標(biāo)準(zhǔn)連接組：Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0 和 Yy0 ，其中前三種最為常用。第10頁(yè)，共34頁(yè)。第三節(jié) 三相變壓器繞組連接法及其磁路系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)勢(shì)波形的影響 由于磁路飽和，磁化電流為尖頂波，可以分解為基波和奇數(shù)次諧波，其中三次諧波分量最大，對(duì)變壓器的影響也最大。 三次諧波電流分量分別為： 特點(diǎn)：各相電流的三次諧波分量是同相位的

4、！第11頁(yè)，共34頁(yè)。由于三次諧波電流在時(shí)間上是同相位的，它們能否流通取決于三相繞組的連接方法。 一次側(cè)YN連接：三次諧波電流可以通過(guò)N線流通，不論二次側(cè)如何連接，各相磁化電流均為尖頂波，鐵芯中的磁通為正弦波，二次側(cè)各相電動(dòng)勢(shì)也為正弦波。 一次側(cè)Y連接：三次諧波電流不能流通，鐵芯中的磁通波形和二次側(cè)各相電動(dòng)勢(shì)波形與變壓器的構(gòu)造及二次側(cè)的連接有關(guān)。第12頁(yè)，共34頁(yè)。一、Yy連接的三相變壓器組 磁化電流：正弦波，因?yàn)槿沃C波電流分量不能流通。 鐵芯磁通：平頂波（因?yàn)榇怕凤柡停?，可以分解為基波和奇次諧波，其中三次諧波的影響較大。 相電勢(shì)：尖頂波，由基波電勢(shì)和三次諧波電勢(shì)合成。第13頁(yè)，共34頁(yè)。一

5、、Yy連接的三相變壓器組 思考：鐵芯磁通波形和相電勢(shì)波形都是主要由基波和三次諧波合成的，為什么鐵芯磁通波形是平頂波，而相電勢(shì)波形是尖頂波？第14頁(yè)，共34頁(yè)。 注意：由于三相變壓器組的各相有獨(dú)立的磁路，三相諧波磁通能夠通過(guò)鐵芯流通，磁阻較小，磁通較大，而且其頻率是基波的三倍，其感應(yīng)的三次電勢(shì)分量振幅可達(dá)基波的 50% 60%，不但使相電勢(shì)波形嚴(yán)重畸變，而且使相電勢(shì)輻值超過(guò)允許值。所以，三相變壓器組不能接成 Yy 運(yùn)行。第15頁(yè)，共34頁(yè)。二、三相鐵芯式變壓器 Yy 連接 和 Yy 連接的三相變壓器組一樣，三次諧波電流分量不能流通，磁通含有三次諧波分量。只是磁通的三次諧波分量不能通過(guò)鐵芯流通，只

6、能通過(guò)變壓器油、油箱壁合鐵軛等形成回路，其磁路磁阻較大，磁通量很小。其所感應(yīng)的諧波電勢(shì)也很小，相電勢(shì)接近于正弦波。所以，三相鐵芯式變壓器可以接成 Yy 形式。第16頁(yè)，共34頁(yè)。二、三相鐵芯式變壓器 Yy 連接注意：由于三次諧波磁通經(jīng)過(guò)油箱壁等鋼件時(shí)，會(huì)在其中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生渦流，引起油箱壁局部過(guò)熱，降低變壓器的效率。國(guó)標(biāo)規(guī)定，Yy 連接的三相鐵芯式變壓器，其容量不能超過(guò)1800kVA。第17頁(yè)，共34頁(yè)。三、Yd 連接的三相變壓器 二次側(cè)的三次諧波電動(dòng)勢(shì)形成環(huán)流，該環(huán)流產(chǎn)生磁通與原有的三次諧波磁通相抵消，鐵芯磁通波形接近于正弦波，相電勢(shì)也接近于正弦波。 也可以理解為產(chǎn)生正弦磁通所需要的尖頂波

7、由一次側(cè)和二次側(cè)共同提供，一次側(cè)提供基波分量，二次側(cè)提供三次諧波分量。 由于Yd 連接的三相變壓器，其相電勢(shì)波形為正弦波，所以大容量的變壓器可以接成Yd 連接。第18頁(yè)，共34頁(yè)。四、附加三角形連接繞組的 Yy 變壓器大容量的變壓器如需要接成Yy形式，必須在鐵芯柱上另外安裝一套三角形連接的繞組，該繞組可以為變壓器提供勵(lì)磁所需的三次諧波電流分量。根據(jù)需要，還可以把該繞組的端點(diǎn)引出，成為三繞組變壓器。第19頁(yè)，共34頁(yè)。第四節(jié) 變壓器的并聯(lián)運(yùn)行一、理想并聯(lián)運(yùn)行的條件1、空載時(shí)各變壓器的二次電壓必須相等且同相位，這樣，并聯(lián)變壓器內(nèi)部才不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。 各變壓器都應(yīng)有相同的線電壓變比。（可以保證二次線電

8、壓大小相等） 各變壓器必須有相同的電壓等級(jí)，且屬于相同的連接組。（可以保證二次電壓同相位）第20頁(yè)，共34頁(yè)。從簡(jiǎn)化等效電路可以看出，當(dāng)一、二電壓相同時(shí)：各變壓器同時(shí)滿載時(shí)：各項(xiàng)同時(shí)除以額定電壓得： 即各變壓器都應(yīng)有相同的短路電壓標(biāo)幺值。2、負(fù)載時(shí)各變壓器分擔(dān)的它們的電流與容量成比例，這樣，各變壓器可同時(shí)滿載，容量可充分利用。第21頁(yè)，共34頁(yè)。3、各變壓器的負(fù)載電流都同相位。這樣，總的負(fù)載電流最小，損耗也最小。 由于一、二電壓相同，要求阻抗壓降的有功分量和無(wú)功分量分別相等，若要求各變壓器的負(fù)載電流都同相位，則各變壓器的短路電阻和短路電抗的比值應(yīng)相等。也就是短路電壓的有功分量和無(wú)功分量應(yīng)分別相

9、等。第22頁(yè)，共34頁(yè)。二、并聯(lián)運(yùn)行時(shí)負(fù)載分配的實(shí)用計(jì)算公式各變壓器的負(fù)載電流為：總的負(fù)載電流為：第23頁(yè)，共34頁(yè)。二、并聯(lián)運(yùn)行時(shí)負(fù)載分配的實(shí)用計(jì)算公式各變壓器的負(fù)載電流分配關(guān)系為：第24頁(yè)，共34頁(yè)。二、并聯(lián)運(yùn)行時(shí)負(fù)載分配的實(shí)用計(jì)算公式各變壓器的輸出功率分配關(guān)系為：第25頁(yè)，共34頁(yè)。二、并聯(lián)運(yùn)行時(shí)負(fù)載分配的實(shí)用計(jì)算公式假設(shè)各變壓器的電流都同相位，可采用阻抗的模進(jìn)行計(jì)算，將下式代入功率表達(dá)式可得功率分配公式如右式所示：第26頁(yè)，共34頁(yè)。二、并聯(lián)運(yùn)行時(shí)負(fù)載分配的實(shí)用計(jì)算公式 變壓器的負(fù)載分配與各變壓器的容量成正比，與短路電壓成反比。 各變壓器的短路電壓都相同時(shí)，變壓器的負(fù)載分配與額定容量成

10、正比。此時(shí)可以使所有的變壓器同時(shí)達(dá)到滿載，總的容量將得到充分利用。 各變壓器的輸出容量之間的關(guān)系也可表示為：第27頁(yè)，共34頁(yè)。二、并聯(lián)運(yùn)行時(shí)負(fù)載分配的實(shí)用計(jì)算公式 事實(shí)上，要使變壓器的短路電壓都相同是很難的，通常容量小的變壓器短路電壓也較小，將先達(dá)到滿載，為了不使其過(guò)載，大容量的變壓器只能運(yùn)行在輕載狀態(tài)，造成容量浪費(fèi)。為了使并聯(lián)運(yùn)行的變壓器容量得到充分利用，應(yīng)使各變壓器的容量盡量接近，最大容量與最小容量之比不要超過(guò)3：1。第28頁(yè)，共34頁(yè)。一、三繞組變壓器 用途：用于連接三個(gè)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：每個(gè)鐵芯柱上有三個(gè)不同電壓等級(jí)的繞組，由外到內(nèi)的排列順序?yàn)椋龎海焊叩椭?；降壓：高?/p>

11、低；第五節(jié) 電力系統(tǒng)中的特種變壓器升壓變壓器降壓變壓器第29頁(yè)，共34頁(yè)。二、自耦變壓器 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：低壓繞組和高壓繞組共用部分繞組。 優(yōu)缺點(diǎn)： 節(jié)省材料 效率高 電壓變化率小、短路電流大 需要可靠的保護(hù)措施 用途：交流可調(diào)電源，交流電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)。第五節(jié) 電力系統(tǒng)中的特種變壓器第30頁(yè)，共34頁(yè)。三、互感器 分類： 電壓互感器 電流互感器主要功能： 擴(kuò)大儀表量程 強(qiáng)電與弱電隔離 為繼電保護(hù)提供控制信號(hào) 主要性能指標(biāo)：測(cè)量精度第五節(jié) 電力系統(tǒng)中的特種變壓器第31頁(yè)，共34頁(yè)。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 電壓互感器：一次側(cè)匝數(shù)多，二次側(cè)匝數(shù)少。一次側(cè)并在被測(cè)回路中，二次側(cè)接儀表的高阻抗電壓線圈?？煽闯晒ぷ髟陂_(kāi)路狀態(tài)。 電流互感器：一次側(cè)匝數(shù)少，二次側(cè)匝數(shù)多。一次側(cè)串在被測(cè)回路中，二次側(cè)接儀表的低阻抗電流線圈?？煽闯晒ぷ髟诙搪窢顟B(tài)。第五節(jié) 電力系統(tǒng)中的特種變壓器第32頁(yè)，共34頁(yè)。 測(cè)量原理： 電壓互感器：空載時(shí)略去勵(lì)磁電流和漏阻抗壓降，則有：第五節(jié) 電力系統(tǒng)中的特種變壓器 電流互感器：略去勵(lì)磁電流，根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡原理，則有：第33頁(yè)，共34頁(yè)。 注意事項(xiàng)： 互感