電機(jī)學(xué) 課件 教學(xué) 第05章 特種變壓器

2023/9/215.1三繞組變壓器

三繞組變壓器有高壓、中壓和低壓三個(gè)繞組，可以有三種等級(jí)的電壓。三繞組變壓器主要用于電力系統(tǒng)中，將三個(gè)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)連接起來，代替兩臺(tái)雙繞組變壓器，運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)。第5章特種變壓器2023/9/22低壓繞組中壓繞組為絕緣方便，高壓繞組在最外層一、繞組排列和額定容量2023/9/23高壓繞組100100100中壓繞組10050100低壓繞組50100100表5－1三個(gè)繞組容量的配合(百分?jǐn)?shù))2023/9/24二、三繞組變壓器的基本方程式

2023/9/25三、等效電路和電壓變化率圖5－3三繞組變壓器簡化等效電路2023/9/26四、參數(shù)測定(a)(b)(c)圖5－4三繞組變壓器短路實(shí)驗(yàn)(a)繞組1加電壓，繞組2短路，繞組3開路；(b)繞組1加電壓，繞組3短路，繞組2開路；(c)繞組2加電壓，繞組3短路，繞組1開路2023/9/275.2自耦變壓器

所謂自耦變壓器，是一次和二次共用同一個(gè)繞組的變壓器，其與雙繞組變壓器的主要差別在于：自耦變壓器的一次和二次之間不僅有磁的耦合，還有電的聯(lián)系。2023/9/28一、電壓、電流和容量關(guān)系1．電壓關(guān)系圖5－7降壓自耦變壓器(a)結(jié)構(gòu)示意圖(b)繞組連接圖2023/9/292．電流關(guān)系2023/9/2103．容量關(guān)系2023/9/211二、短路阻抗和等效電路1．短路阻抗(a)自耦變壓器短路實(shí)驗(yàn)接線圖；(b)圖(a)的等效圖；(c)圖(b)的簡化表示圖2023/9/2122．等效電路圖5－9自耦變壓器簡化等效電路2023/9/213三、自耦變壓器的特點(diǎn)⑴自耦變壓器的計(jì)算容量(電磁容量)小于額定容量。為此，與相同容量的雙繞組變壓器相比，自耦變壓器材料少、體積小、造價(jià)低、效率高。⑵自耦變壓器短路阻抗標(biāo)么值比構(gòu)成它的雙繞組變壓器的短路阻抗標(biāo)么值小，故短路電流大，突然短路時(shí)電動(dòng)力大，必須加強(qiáng)機(jī)械結(jié)構(gòu)。⑶自耦變壓器一、二次側(cè)之間有電的直接聯(lián)系，高壓方的過電壓會(huì)串入低壓側(cè)。因此，其內(nèi)部絕緣和防過壓的措施都要加強(qiáng)。2023/9/2145.3分裂變壓器一個(gè)或幾個(gè)繞組分裂成互不聯(lián)系的幾個(gè)分支的變壓器稱之為分裂變壓器。分裂變壓器與普通的多繞組變壓器不同在于：它的低壓繞組中，有一個(gè)或幾個(gè)繞組分裂成額定容量相等的幾個(gè)支路，這幾個(gè)支路沒有電氣上的聯(lián)系，而僅有較弱的磁的聯(lián)系。2023/9/215一、分裂變壓器結(jié)構(gòu)圖5－11分裂變壓器繞組布置原理圖(a)單相兩繞組分裂變壓器；(b)三相兩繞組分裂變壓器(一相)2023/9/216二、分裂變壓器等效電路及主要參數(shù)2023/9/217⑴分裂運(yùn)行和分裂阻抗當(dāng)高壓繞組1開路，分裂繞組的一個(gè)支路對(duì)另一個(gè)支路的運(yùn)行稱為分裂運(yùn)行。此時(shí)兩個(gè)分裂繞組之間的短路阻抗叫分裂阻抗

⑵并聯(lián)運(yùn)行和穿越阻抗當(dāng)兩個(gè)分裂繞組并聯(lián)組成統(tǒng)一的低壓繞組對(duì)高壓繞組的運(yùn)行，稱為并聯(lián)運(yùn)行。此時(shí)高、低壓繞組之間的短路阻抗叫穿越阻抗⑶分裂系數(shù)分裂阻抗與穿越阻抗之比，叫分裂系數(shù)。2023/9/218二、分裂變壓器的優(yōu)缺點(diǎn)，⑴采用分裂變壓器可以節(jié)省對(duì)一次設(shè)備的投資。⑵當(dāng)一個(gè)分裂繞組發(fā)生短路故障時(shí)，在任一未出故障的繞組有較高的殘余電壓，從而提高供電的可靠性。⑶分裂變壓器制造上比較復(fù)雜，價(jià)格較貴。2023/9/2195.4電壓互感器和電流互感器

在高電壓、大電流的電力系統(tǒng)中，為了測量線路上的電壓和電流，需要采用互感器?；ジ衅魇且环N用于測量高電壓、大電流的變換器。目的是使一次和二次隔離，以保障運(yùn)行人員的人身安全和測量裝置的安全，并可以利用小量程的電壓表、電流表來測量高電壓、大電流?；ジ衅鞣譃殡妷夯ジ衅骱碗娏骰ジ衅鲀煞N，這里簡單介紹電磁式電壓互感器和電流互感器。2023/9/220一、電壓互感器

電壓互感器的一次、二次繞組套在同一個(gè)閉合的鐵心上，高壓繞組直接接到被測的高壓線路上，一次繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線較細(xì)；低壓繞組接到測量儀表的電壓線圈上，匝數(shù)少，導(dǎo)線較粗。如果儀表個(gè)數(shù)不止一個(gè)，則各儀表的電壓線圈并聯(lián)接在電壓互感器的二次繞組。

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由于二次繞組所接的儀表電壓線圈阻抗很大，所以，電壓互感器運(yùn)行時(shí)相當(dāng)于一臺(tái)空載運(yùn)行的降壓變壓器。不考慮漏阻抗壓降，并認(rèn)為二次電壓線圈阻抗很大，互感器處于空載狀態(tài)，則一、二次電壓之比即等于匝數(shù)比。供測量用的電壓互感器二次額定電壓標(biāo)準(zhǔn)值為100V

或圖5－15電壓互感器原理圖

2023/9/222使用電壓互感器時(shí)，一定要注意：二次側(cè)絕對(duì)不允許短路，否則會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，引起繞組發(fā)熱甚至燒壞繞組絕緣，使一次回路的高電壓浸入二次低壓回路，危及人身和設(shè)備安全；為安全起見，電壓互感器的二次繞組和鐵心必須可靠接地；使用時(shí)，二次繞組不能并聯(lián)過多的儀表，以免影響互感器測量精度。2023/9/223二、電流互感器

電流互感器主要結(jié)構(gòu)和工作原理也與普通變壓器相似。它的一次繞組由一匝或幾匝截面較大的導(dǎo)線構(gòu)成，串聯(lián)在一次側(cè)線路中。二次繞組匝數(shù)較多，導(dǎo)線較細(xì)，與各種儀表的電流線圈串聯(lián)。2023/9/224圖5－16電流互感器原理圖

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由于儀表的電流線圈阻抗很小，所以電流互感器正常工作時(shí)相當(dāng)于變壓器的短路運(yùn)行狀態(tài)。如果不考慮勵(lì)磁電流，則有，這樣，根據(jù)一、二次繞組的匝數(shù)比，可以將大電流轉(zhuǎn)化為小電流測量。通常，電流互感器二次側(cè)繞組的額定電流設(shè)計(jì)為5A或1A。按照變流比誤差的大小，電流互感器的精度可分為0.2、0.5、1、3和10等幾級(jí)。2023/9/226

電流互感器使用注意事項(xiàng)：運(yùn)行過程或儀表切換時(shí)，互感器二次側(cè)繞組絕不允許開路。因?yàn)?，?dāng)二次繞組開路，互感器成