第五章 三相變壓器與特殊變壓器

杭州電子科技大學《電機學》自動化學院第五章三相變壓器與特殊變壓器5.2三相變壓器的連接組別變壓器既可以變電壓、變電流、變阻抗，還可以改變供電的相位。變壓器的并聯(lián)運行必須保證連接組別相同。5.2.1單相變壓器的連接方式1.同名端（同極性端）變壓器同一鐵心上的不同繞組的感應(yīng)電動勢正負極性相同的接線端。表示方法：一般在同名端打上“?”或者“*”表示。楞次定律。繞組繞線方向。2.時鐘表示法I/I0I/I6變壓器繞組的接線端：大寫為高壓，小寫為低壓。高壓繞組電動勢從首端A指向尾端X為正，記做，簡化為低壓繞組電動勢從首端a指向尾端x為正，記做，簡化為(a)(b)杭州電子科技大學《電機學》自動化學院5.2.2三相變壓器的連接方式三相變壓器繞組感應(yīng)電動勢的規(guī)定：（1）高壓側(cè)為一次側(cè)，用大寫字母表示。

三相繞組首端A、B、C，對應(yīng)的末端X、Y、Z。（2）低壓側(cè)為二次側(cè)，用小寫字母表示。

三相繞組首端a、b、c，對應(yīng)的末端x、y、z。1.星形連接（Y連接）???1.星形連接（Y連接）???2.三角形連接（?或D連接）???2.三角形連接（?或D連接）??????從星形和三角形連接的電動勢相量圖可以看出：繞組的線電動勢構(gòu)成的三角形ABC為等邊三角形，三角形ABC三個頂點順時針方向的順序與三相繞組相序相同。思考：三相變壓器相序為A-C-B-A時，三相繞組的Y、△接法和它們相量圖。杭州電子科技大學《電機學》自動化學院5.2.3三相變壓器的連接組別三相變壓器高、低壓繞組線電動勢的相位差角，因高低壓繞組接線方式的不同而不同，但始終是30°的整數(shù)倍。

國際上采用時鐘表示法標識三相變壓器高、低繞組線電動勢的相位關(guān)系：規(guī)定高壓繞組線電動勢為長針，永遠指向鐘面的“12”點，低壓繞組線電動勢為短針，它指向的數(shù)字，表示三相變壓器連接組別號。三相變壓器的連接組別用高低壓繞組的連接方式和組別號表示。確定三相變壓器連接組別的步驟1）在繞組連接圖上標出各個相電動勢與線電動勢；2）按照高壓繞組的接線方式，畫出高壓繞組電動勢相量圖；3）根據(jù)同一個鐵心柱上的高、低壓繞組的相位關(guān)系，確定低壓繞組的相電動勢相位；然后根據(jù)低壓繞組的接線方式，畫出低壓繞組電動勢相量圖；4）由高、低壓繞組線電動勢相量圖中，的相位關(guān)系，按照時鐘表示法確定連接組標號。1.Y/y連接連接組別：Y/y0????????????高、低壓繞組首端既可以是同極性端，也可以是異極性端，同一個鐵心柱上可以是同相繞組，也可以是不同相繞組，繞組的相序可以是正相序，也可以負相序，Y/y連接的三相變壓器可以得到Y(jié)/y0、Y/y2、Y/y4、Y/y6、Y/y8和Y/y10六種偶數(shù)的連接組別。2.Y/d連接連接組別：Y/d11??????連接組別：Y/d1??????高、低壓繞組首端既可以是同極性端，也可以是異極性端，同一個鐵心柱上可以是同相繞組，也可以是不同相繞組，繞組的相序可以是正相序，也可以負相序，Y/d連接的三相變壓器可以得到Y(jié)/d1、Y/d3、Y/d5、Y/d7、Y/d9和Y/d11六種奇數(shù)的連接組別。杭州電子科技大學《電機學》自動化學院5.4變壓器并聯(lián)運行兩臺或多臺變壓器的一、二次繞組相同標號的接線端并聯(lián)到一次側(cè)和二次側(cè)的公共母線上。優(yōu)點：（1）提高供電的可靠性。

（2）提高供電的經(jīng)濟性。

（3）減少備用容量和初次投資。

缺點：臺數(shù)過多時不經(jīng)濟。5.4.1并聯(lián)運行方式及特點5.4.2并聯(lián)運行的條件1.并聯(lián)運行的理想情況（1）空載時并聯(lián)的各變壓器之間沒有環(huán)流；

（2）負載時各變壓器所分擔的負載電流按其容量大小成正比例分配；

（3）負載時各變壓器的輸出電流相位相同。2.并聯(lián)運行的理想條件（1）各變壓器的連接組別相同；

（2）各變壓器的額定電壓相等，即變比相等；

（3）各變壓器的短路阻抗(短路電壓)標幺值相等，短路阻抗角也相等。必須嚴格滿足允許偏差不超過1%允許偏差不超過10%5.4.3變壓器的并聯(lián)運行變壓器并聯(lián)運行等效電路1.短路阻抗不等的并聯(lián)運行變壓器短路阻抗引入變壓器的負載系數(shù)β并聯(lián)運行各變壓器的負載系數(shù)與其短路阻抗標幺值成反比。2.變比不等的并聯(lián)運行兩臺變壓器折合到二次側(cè)的短路阻抗。變比不等的變壓器并聯(lián)運行：（1）空載：有環(huán)流。電壓差很小就能引起很大的環(huán)流，環(huán)流與負載無關(guān)。（2）負載運行：變壓器電流含負載分量和環(huán)流。（3）環(huán)流占用變壓器的容量，增加變壓器的損耗。為了限制變壓器的環(huán)流，通常規(guī)定并聯(lián)運行的變壓器變比相差不能超過1％。杭州電子科技大學《電機學》自動化學院5.5特殊變壓器5.5.1三繞組變壓器心式結(jié)構(gòu)。考慮絕緣：高壓繞組不宜靠近鐵心，而放最外層?？紤]功率：相互間傳遞功率較多的繞組應(yīng)靠近些。國家標準規(guī)定三相三繞組變壓器的標準連接組別：YN/yn0/d11、YN/yn0/y0。5.5.2分裂變壓器變壓器的每相由一個高壓繞組、兩個或多個電壓和容量均相同的低壓繞組構(gòu)成的多繞組電力變壓器。分裂變壓器的三個特點：(1)由于兩個分裂繞組之間具有較大的短路阻抗，當發(fā)生短路時可以有效地限制短路電流。(2)當分裂繞組的一個繞組發(fā)生短路時，另外一個分裂繞組仍能夠維持較高的電壓，從而保證供電的可靠性。(3)分裂繞組與不分裂繞組之間具有較小的短路阻抗，并且相等。這可以保證變壓器具有較高的供電效率。大型電廠用電變壓器需要向兩段獨立的母線供電，當一段低壓母線短路或出現(xiàn)故障時，為保證另一段母線仍維持較高的供電電壓，提高供電系統(tǒng)的可靠性。分裂變壓器的應(yīng)用場合5.5.3自耦變壓器只有一個繞組，一、二次側(cè)共用一部分繞組。主要用途：作為電壓等級相近的兩個電力網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)變壓器；

在實驗室中用作調(diào)壓器；交流電機降壓起動。自耦變壓器的優(yōu)點1）節(jié)省材料。同樣的變壓器容量，自耦變壓器比雙繞組變壓器的繞組容量小，可以減小變壓器的體積，降低造價。2）效率較高。同樣的變壓器容量，自耦變壓器比雙繞組變壓器的所用有效材料(硅鋼片和銅材)較少，因而銅損耗和鐵損耗較少，提高了效率。自耦變壓器的缺點一、二次側(cè)繞組有電路的直接聯(lián)系，因此變壓器內(nèi)部絕緣和防過電壓的措施要加強；短路阻抗標幺值小，短路電流大。5.5.4電壓互感器供電壓表或功率表的電壓線圈進行測量，也可作為控制信號使用。二次側(cè)的額定電壓規(guī)定為100V。電壓互感器是一臺空載運行的降壓變壓器。電壓互感器的誤差等級主要有0.2、0.5、1.0和3.0幾個等級。電壓互感器應(yīng)用時應(yīng)當注意如下三點：1）二次繞組絕對不允許短路，否則會產(chǎn)生很大的短路電流，燒毀電壓互感器；2）二次繞組必須接地；3）二次側(cè)串接的阻抗值不能太小，以免影響測量精度。電壓互感器測量誤差的相對值為5.5.5電流互感器根據(jù)磁通勢平衡關(guān)系設(shè)計時則電流互感器二次側(cè)電流的額定