電機(jī)學(xué) 三相變壓器及運(yùn)行

電機(jī)學(xué)三相變壓器及運(yùn)行第一頁，共五十頁，2022年，8月28日三相變壓器及運(yùn)行三相變壓器的磁路三相變壓器的連接組(重點(diǎn))三相電勢的波形分析變壓器的并聯(lián)運(yùn)行(重點(diǎn))第二頁，共五十頁，2022年，8月28日第一節(jié)三相變壓器的磁路第三頁，共五十頁，2022年，8月28日一、各相磁路彼此獨(dú)立各相主磁通以各自鐵芯作為磁路?！F芯獨(dú)立，磁路不關(guān)聯(lián)各相磁路的磁阻相同，當(dāng)三相繞組接對稱的三相電壓時(shí)，各相的勵(lì)磁電流和磁通對稱。由三臺完全相同的單相變壓器按三相連接方式連接而成三相組成變壓器第四頁，共五十頁，2022年，8月28日二、各相磁路彼此相關(guān)通過中間三個(gè)芯柱的磁通等于三相磁通的總和。當(dāng)外施電壓為對稱三相電壓，三相磁通也對稱，其總和A+B+c=0，即在任意瞬間，中間芯柱磁通為零。在結(jié)構(gòu)上省去中間的芯柱第五頁，共五十頁，2022年，8月28日三相三鐵芯柱變壓器三相鐵心互不獨(dú)立三相磁路互相關(guān)聯(lián)中間相的磁路較短，令外施電壓為對稱三相電壓，三相激磁電流也不完全對稱，中間相激磁電流較其余兩相為小。與負(fù)載電流相比激磁電流很小，如負(fù)載對稱，三相電流基本對稱。中間相磁路短，磁阻小，激磁電流較?。‵=ΦR）第六頁，共五十頁，2022年，8月28日第二節(jié)三相變壓器的連接組第七頁，共五十頁，2022年，8月28日一、三相變壓器的繞組接法用大寫字母A、B、C表示高壓繞組的首端，用X、Y、Z表示高壓繞組的末端，用小寫字母a、b、c表示低壓繞組的首端，用x、y、z表示低壓繞組的末端。首端(頭)ABC(高壓邊)abc(低壓邊)

末端(尾)XYZ(高壓邊)xyz(低壓邊)不論是高壓繞組或是低壓繞組，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定只采用星形接法Y或三角形接法D。第八頁，共五十頁，2022年，8月28日星形接法把三相繞組的三個(gè)末端連在一起，而把它們的首端引出以字母Y表示順時(shí)針方向：A超前B超前C各120度第九頁，共五十頁，2022年，8月28日三角形接法把一相的末端和另一相的首端連接起來，順序連接成一閉合電路以字母D表示。兩種連接順序AX--CZ--BYAX--BY--CZ第十頁，共五十頁，2022年，8月28日繞組接法表示①Y，y或YN，y或Y，yn②Y，d或YN，d：③D，y或D，yn，④D，d。高壓繞組接法大寫，低壓繞組接法小寫，字母N、n是星形接法的中點(diǎn)引出標(biāo)志。第十一頁，共五十頁，2022年，8月28日二、連接組別及標(biāo)準(zhǔn)連接組連接組：用來表示初級、次級（線）電勢相位關(guān)系的一種方法同極性端（同名端）兩個(gè)正極性相同的對應(yīng)端點(diǎn)單相變壓器的組別連接組的時(shí)鐘表示三相變壓器的組別三相變壓器的組別標(biāo)準(zhǔn)組別標(biāo)準(zhǔn)組別第十二頁，共五十頁，2022年，8月28日同極性端

兩個(gè)正極性相同的對應(yīng)端點(diǎn)變壓器的初級、次級繞組由同一磁通交鏈，在某一瞬間高壓繞組的某一端為正電位，低壓繞組上也必定有一個(gè)端點(diǎn)的電位也為正在繞組旁邊用符號．表示我們規(guī)定電勢的正方向?yàn)槭锥酥赶蚰┒说谑?，共五十頁?022年，8月28日同極性端相同首端標(biāo)志標(biāo)有同極性端符號“．”的一端作為首端次級電勢Eax與初級電勢EAX同相位第十四頁，共五十頁，2022年，8月28日同極性端相異首端標(biāo)志把初級繞組標(biāo)有“．”號的一端作為首端，在次級繞組標(biāo)有“.”號的一端作為末端，次級電勢Eax與初級電勢EAX反相第十五頁，共五十頁，2022年，8月28日連接組的時(shí)鐘表示高壓電勢看作時(shí)鐘的長針——固定指向時(shí)鐘12點(diǎn)(或0點(diǎn))

低壓電勢看作時(shí)鐘的短針——代表低壓電勢的短針?biāo)傅臅r(shí)數(shù)作為繞組的組號。第十六頁，共五十頁，2022年，8月28日（一）單相變壓器的組別同極性端相同首端標(biāo)志：初級、次級電勢相位差為零度，用時(shí)鐘表示法為I，10。同極性端相異首端標(biāo)志：初級、次級電勢相位差為180，用時(shí)鐘表示法為I，16。I，1表示初級、次級都是單相繞組，0和6表示組號。單相變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組I，10。第十七頁，共五十頁，2022年，8月28日（二）三相變壓器的組別用初級、次級繞組的線電勢相位差來表示與繞組的接法和繞組的標(biāo)志方法有關(guān)第十八頁，共五十頁，2022年，8月28日Y，y連接1、Y，y0同極性端相同首端標(biāo)志初級、次級相電勢同相位，次級側(cè)線電勢Eab與初級側(cè)線電勢EAB同相位。第十九頁，共五十頁，2022年，8月28日Y，y連接2、Y，y6同極性端相異首端標(biāo)志次級側(cè)線電勢Eab與初級側(cè)線電勢EAB相位差180。第二十頁，共五十頁，2022年，8月28日Y，d連接1、Y，d11Eab滯后EAB330第二十一頁，共五十頁，2022年，8月28日Y，d連接2、Y，d1Eab滯后EAB30第二十二頁，共五十頁，2022年，8月28日標(biāo)準(zhǔn)組別五種標(biāo)準(zhǔn)連接組：①Y，yn0；②Y，d11，③YN，d11；④YN，y0，⑤Y、y0。YN--高壓側(cè)的中點(diǎn)可以直接接地或通過阻抗接地對不同的應(yīng)用場合，使用不同的標(biāo)準(zhǔn)組別第二十三頁，共五十頁，2022年，8月28日由連接組畫接線圖1.畫出原方繞組的連接圖2.畫出原方電勢相量三角形，標(biāo)出AX,BY,CZ3.畫出副方電勢相量三角形，據(jù)連接組別，標(biāo)出ax,by,cz4.在相量圖中，同向繞組在同一鐵芯柱上，注意同名端5.連接副方繞組第二十四頁，共五十頁，2022年，8月28日例：有一三相變壓器，其初、次級繞組的同極性端和初級端點(diǎn)的標(biāo)志如圖所示，試把該變壓器接成連接組標(biāo)號為Dy1.并畫出它們的電動(dòng)勢相量圖。（設(shè)相序?yàn)锳、B、C相序）第二十五頁，共五十頁，2022年，8月28日第三節(jié)三相變壓器繞組連接法及

其磁路系統(tǒng)對波形的影響第二十六頁，共五十頁，2022年，8月28日繞組連接法及其磁路系統(tǒng)對

電勢波形的影響由于磁路飽和，磁化電流是尖頂波。分解為基波分量和各奇次諧波（三次諧波最大）。

問題在三相系統(tǒng)中，三次諧波電流在時(shí)間上同相位，是否存在與三相繞組的連接方法有關(guān)。分析三次諧波電流不能流通所產(chǎn)生的影響。第二十七頁，共五十頁，2022年，8月28日對三相變壓器：三相的三次諧波電流在時(shí)間上同相位，它能否流通與三相繞組的連接方法有關(guān)：結(jié)論：1）當(dāng)三相變壓器原邊是YN，Di3有通路i0尖頂波Φm正弦波相電勢e2正弦波無論副邊是哪種接法，均可得到正弦電勢

2）三相變壓器的原邊是Y接法I3不能流通i0為正弦波Φm平頂波Φm1

Φm3e為尖頂波第二十八頁，共五十頁，2022年，8月28日一、原邊為YN或D接法二、原邊為Y接法

1、Y，y接法

eΨ=基波+三次諧波畸變程度如何？（1）Y，y組式變壓器（各相磁路彼此獨(dú)立）磁路獨(dú)立Φm3走鐵心磁阻小Φm3磁通大

f3=3f1∴E3=4.44f3N1Φm3較大∴

相電勢嚴(yán)重畸變,最高振幅等于基波振幅與三次諧波振幅之和∴過電壓危及繞組絕緣∴三相組式變不能接成Y,y接法第二十九頁，共五十頁，2022年，8月28日（2）Y，y芯式變壓器（各相磁路彼此相關(guān)）磁路相關(guān)Φm3走漏磁路徑磁阻很大Φm3磁通很小

∴E3=4.44f3N1Φm3較小∴

相電勢接近正弦波但考慮到變壓器油箱壁過熱∴SN≤1800KVA的芯式三相變可接成Y,y接法第三十頁，共五十頁，2022年，8月28日2、Y，d接法：原邊Y接法：I3不能流通i0為正弦波Φm平頂波Φm1e11、e22

Φm3e13、e23

去磁

短路

Φ｀23i23環(huán)流∴Φ｀23去磁作用達(dá)到相對平衡

Φm3很小∴大容量變壓器接成Y，d接法

第三十一頁，共五十頁，2022年，8月28日三、Y，y連接附加一組D連接第三繞組（Y，D，y）在鐵芯柱另外安裝一套第三繞組，三角形連接，提供三次諧波電流通道第三十二頁，共五十頁，2022年，8月28日小 結(jié)磁路系統(tǒng)分為各相磁路彼此獨(dú)立的三相變壓器組和各相磁路彼此相關(guān)的三相鐵芯式變壓器初級繞組、次級繞組，可以接成星形，也可以接成三角形。初級、次級側(cè)對應(yīng)線電勢(或電壓)間的相位關(guān)系與繞組繞向、標(biāo)志和三相繞組的連接方法有關(guān)。其相位差均為30的倍數(shù)，通常用時(shí)鐘表示法來表明其連接組別不同磁路結(jié)構(gòu)和不同連接方法的三相變壓器，其激磁電流中的三次諧波分量流通情況不同Y或D型接法在線電勢中都不存在三次諧波。第三十三頁，共五十頁，2022年，8月28日思考題3-1連接組的決定因素3-3組式變壓器不能使用Yy連接3-4大容量芯變壓器不接成Yy3-6組式變壓器Yy連接，線電勢中無三次諧波與繞組的接法和繞組的標(biāo)志方法有關(guān)三次諧波電勢使相電勢過高三次諧波磁通經(jīng)過油箱壁產(chǎn)生漏磁損耗第三十四頁，共五十頁，2022年，8月28日第四節(jié)變壓器的并聯(lián)運(yùn)行第三十五頁，共五十頁，2022年，8月28日變壓器的并聯(lián)運(yùn)行變壓器并聯(lián)運(yùn)行的意義并聯(lián)應(yīng)具備的條件條件并聯(lián)運(yùn)行負(fù)載分配的實(shí)用計(jì)算公式公式第三十六頁，共五十頁，2022年，8月28日變壓器并聯(lián)運(yùn)行將兩臺或多臺變壓器的一、二次繞組分別接在各自的公共母線上，同時(shí)對負(fù)載供電第三十七頁，共五十頁，2022年，8月28日變壓器并聯(lián)運(yùn)行的意義(1)適應(yīng)用電量的增加——隨著負(fù)載的發(fā)展，必須相應(yīng)地增加變壓器容量及臺數(shù)。(2)提高運(yùn)行效率——當(dāng)負(fù)載隨著季節(jié)或晝夜有較大的變化時(shí)、根據(jù)需要調(diào)節(jié)投入變壓器的臺數(shù)。(3)提高供電可靠性——允許其中部分變壓器由于檢修或故障退出并聯(lián)。第三十八頁，共五十頁，2022年，8月28日理想的并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流——空載時(shí)，各變壓器的相應(yīng)的次級電壓必須相等且同相位。使全部裝置容量獲得最大程度的應(yīng)用——在有負(fù)載時(shí)，各變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流應(yīng)該與它們的容量成正比例，各變壓器均可同時(shí)達(dá)到滿載狀態(tài)。每臺變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流均為最小——各變壓器的負(fù)載電流都應(yīng)同相位，則總的負(fù)載電流是各負(fù)載電流的代數(shù)和。當(dāng)總的負(fù)載電流為一定值時(shí)。每臺變壓器的銅耗為最小，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。第三十九頁，共五十頁，2022年，8月28日如何滿足理想的并聯(lián)運(yùn)行條件：1、線電壓變比相等原因：避免內(nèi)部出現(xiàn)環(huán)流，引起附加損耗2、連接組別相同原因：不同的連接組次級電壓有相位差3、短路阻抗標(biāo)幺值或短路電壓標(biāo)幺值相等第四十頁，共五十頁，2022年，8月28日目的：避免在并聯(lián)變壓器所構(gòu)成的回路中產(chǎn)生環(huán)流如何滿足理想的并聯(lián)運(yùn)行條件：1、線電壓變比相等原因：避免內(nèi)部出現(xiàn)環(huán)流，引起附加損耗2、連接組別相同原因：不同的連接組次級電壓有相位差3、短路阻抗標(biāo)幺值或短路電壓標(biāo)幺值相等第四十一頁，共五十頁，2022年，8月28日負(fù)載電流與容量成正比例各變壓器應(yīng)有相同的短路電壓分析1。由于連接組相同，變比一致，可使用并聯(lián)電路的分流計(jì)算方法2。假設(shè)各變壓器同時(shí)達(dá)到滿載，則第四十二頁，共五十頁，2022年，8月28日各變壓器的負(fù)載電流應(yīng)同相位要求各變壓器短路電阻與短路電抗的比值相等。即要求阻抗電壓降的有功分量和無功分量應(yīng)分別相等第四十三頁，