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杭州電子科技大學(xué)《電機(jī)學(xué)》自動化學(xué)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(yùn)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(fù)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(shí)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(xué)《電機(jī)學(xué)》自動化學(xué)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(gè)頂點(diǎn)順時(shí)針方向的順序與三相繞組相序相同。思考:三相變壓器相序?yàn)锳-C-B-A時(shí),三相繞組的Y、△接法和它們相量圖。杭州電子科技大學(xué)《電機(jī)學(xué)》自動化學(xué)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(shí)鐘表示法標(biāo)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(yuǎn)指向鐘面的“12”點(diǎn),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(biāo)出各個(gè)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(gè)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(shí)鐘表示法確定連接組標(biāo)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(gè)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(fù)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(gè)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(fù)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(xué)《電機(jī)學(xué)》自動化學(xué)院5.4變壓器并聯(lián)運(yùn)行兩臺或多臺變壓器的一、二次繞組相同標(biāo)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(diǎn):(1)提高供電的可靠性。
(2)提高供電的經(jīng)濟(jì)性。
(3)減少備用容量和初次投資。
缺點(diǎn):臺數(shù)過多時(shí)不經(jīng)濟(jì)。5.4.1并聯(lián)運(yùn)行方式及特點(diǎn)5.4.2并聯(lián)運(yùn)行的條件1.并聯(lián)運(yùn)行的理想情況(1)空載時(shí)并聯(lián)的各變壓器之間沒有環(huán)流;
(2)負(fù)載時(shí)各變壓器所分擔(dān)的負(fù)載電流按其容量大小成正比例分配;
(3)負(fù)載時(shí)各變壓器的輸出電流相位相同。2.并聯(lián)運(yùn)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(biāo)幺值相等,短路阻抗角也相等。必須嚴(yán)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(yùn)行變壓器并聯(lián)運(yùn)行等效電路1.短路阻抗不等的并聯(lián)運(yùn)行變壓器短路阻抗引入變壓器的負(fù)載系數(shù)β并聯(lián)運(yùn)行各變壓器的負(fù)載系數(shù)與其短路阻抗標(biāo)幺值成反比。2.變比不等的并聯(lián)運(yùn)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(yùn)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(fù)載無關(guān)。(2)負(fù)載運(yùn)行:變壓器電流含負(fù)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(yùn)行的變壓器變比相差不能超過1%。杭州電子科技大學(xué)《電機(jī)學(xué)》自動化學(xué)院5.5特殊變壓器5.5.1三繞組變壓器心式結(jié)構(gòu)??紤]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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定三相三繞組變壓器的標(biāo)準(zhǔn)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(gè)高壓繞組、兩個(gè)或多個(gè)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(gè)特點(diǎn):(1)由于兩個(gè)分裂繞組之間具有較大的短路阻抗,當(dāng)發(fā)生短路時(shí)可以有效地限制短路電流。(2)當(dāng)分裂繞組的一個(gè)繞組發(fā)生短路時(shí),另外一個(gè)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(dú)立的母線供電,當(dāng)一段低壓母線短路或出現(xiàn)故障時(shí),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(gè)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(gè)電力網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)變壓器;
在實(shí)驗(yàn)室中用作調(diào)壓器;交流電機(jī)降壓起動。自耦變壓器的優(yōu)點(diǎn)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(jià)。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(diǎn)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(qiáng);短路阻抗標(biāo)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(jìn)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(yùn)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(gè)等級。電壓互感器應(yīng)用時(shí)應(yīng)當(dāng)注意如下三點(diǎn):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(jì)時(shí)則電流互感器二次側(cè)電流的額定
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