CH 三绕组变压器和其他用途变压器PPT学习教案

1、会计学1CH 三绕组变压器和其他用途变压器三绕组变压器和其他用途变压器第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器 三绕组变压器有高压、中压和低压三个绕组三绕组变压器有高压、中压和低压三个绕组，可以有三种等级的电压。三绕组变压器主要用，可以有三种等级的电压。三绕组变压器主要用于电力系统中，将三个不同电压等级的电网连接于电力系统中，将三个不同电压等级的电网连接起来，代替两台双绕组变压器，运行更加经济。起来，代替两台双绕组变压器，运行更加经济。第1页/共42页1.结构特点结构特点 三绕组变压器的铁心一般为心式结构，每个心柱上三绕组变压器的铁心一般为心式结构，每个心柱上同心排列三个绕组。从绝缘上考虑，通常

2、将高压绕组放同心排列三个绕组。从绝缘上考虑，通常将高压绕组放在最外层。在最外层。 如果低压绕组处于高压和中压绕组之间，中压绕组如果低压绕组处于高压和中压绕组之间，中压绕组在最里层，为升压变压器；如果中压绕组处于高压和低在最里层，为升压变压器；如果中压绕组处于高压和低压绕组之间，低压绕组在最里层，为降压绕组。压绕组之间，低压绕组在最里层，为降压绕组。 三绕组变压器运行时，可将其中的一个绕组接电源三绕组变压器运行时，可将其中的一个绕组接电源，则另外两个绕组有两个等级的电压输出；也可以将两，则另外两个绕组有两个等级的电压输出；也可以将两个绕组接电源，向第三个绕组供电，提高供电可靠性。个绕组接电源，向

3、第三个绕组供电，提高供电可靠性。 第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器第2页/共42页图图6-1 三绕组变压器绕组布置图三绕组变压器绕组布置图图图62 SFSZ9系列系列110kV级三绕组变压器级三绕组变压器 第3页/共42页2.容量与联结组容量与联结组 双绕组变压器的一、二次绕组容量相等，三绕双绕组变压器的一、二次绕组容量相等，三绕组变压器根据供电需要，三个绕组的容量可以不相组变压器根据供电需要，三个绕组的容量可以不相等。其等。其额定容量指三个绕组中容量最大的一个绕组额定容量指三个绕组中容量最大的一个绕组的额定容量的额定容量。 如果将额定容量作为如果将额定容量作为100，三个绕组的容量，三

4、个绕组的容量配合可以为配合可以为100/100/100、100/100/50、100/50/100。 三相三绕组变压器的联结组有三相三绕组变压器的联结组有YN、yn0，d11（ ）和）和YN、yn0，y0（ ）两）两种，前者更为常用。种，前者更为常用。00/12 11YY00/12 12YYY 第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器第4页/共42页3.工作原理工作原理 当三绕组变压器的一次绕组接到电源上，二当三绕组变压器的一次绕组接到电源上，二次和三次绕组开路时，为空载运行状态。空载时次和三次绕组开路时，为空载运行状态。空载时，其与双绕组变压器没有什么区别，只是有三个，其与双绕组变压器没有什么

5、区别，只是有三个变比，分别为：变比，分别为：111222111333222333NNNNNNUNKNUUNKNUUNKNU N1、N2、N3、U1N、U2N和和U3N分别为三个绕组分别为三个绕组的匝数和额定电压。的匝数和额定电压。 第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器第5页/共42页三绕组变压器负载运行时，磁势平衡方程为：三绕组变压器负载运行时，磁势平衡方程为： 11223301I NI NI NI N 图图63 单相三绕组变压器负载运行示意图单相三绕组变压器负载运行示意图 （1） 磁动势平衡方程磁动势平衡方程第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器第6页/共42页如果忽略励磁电流，上式可表示

6、为：如果忽略励磁电流，上式可表示为：1122330I NI NI N把绕组把绕组2与绕组与绕组3折算到绕组折算到绕组1，有：，有：1230III2212IIK3313IIK分别为绕组分别为绕组2和绕组和绕组3折算到绕组折算到绕组1的电流。的电流。 第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器第7页/共42页 分析三绕组变压器时，由于三个绕组互相耦合，分析三绕组变压器时，由于三个绕组互相耦合，不再使用双绕组变压器分析时的主磁通和漏磁通的概不再使用双绕组变压器分析时的主磁通和漏磁通的概念。因为，双绕组变压器中，漏磁通的概念十分明确念。因为，双绕组变压器中，漏磁通的概念十分明确，即只交链本绕组，不与其它绕

7、组交链的磁通。而三，即只交链本绕组，不与其它绕组交链的磁通。而三绕组变压器中，不与一次绕组交链的磁通，可能除了绕组变压器中，不与一次绕组交链的磁通，可能除了与本绕组交链外，还与另外一个二次绕组交链，漏磁与本绕组交链外，还与另外一个二次绕组交链，漏磁通的概念不明确，所以，通的概念不明确，所以，三绕组变压器分析和讨论时三绕组变压器分析和讨论时利用各绕组的自感和互感的概念利用各绕组的自感和互感的概念。 （2） 电动势平衡方程电动势平衡方程第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器第8页/共42页 1I 1U 2I 3I 2U 3UZL311 22 33 12 23 13 3323213133332322

8、12122231321211111ILjIMjIMjrIUIMjILjIMjrIUIMjIMjILjrIU折算到一次侧的变压器电动势平衡方程为：折算到一次侧的变压器电动势平衡方程为： 第9页/共42页2122UKU3133UKU21222rKr 31323rKr 21222LKL 31323LKL 21121212MMKM31131313MMKM3223131223MMKKM 第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器第10页/共42页 由于自感和互感都不是常数，上述方程组为一由于自感和互感都不是常数，上述方程组为一组非线性方程组。但因为输入电压大小维持不变时组非线性方程组。但因为输入电压大小维持

9、不变时，铁心饱和程度基本不变，铁心磁导基本不变，所，铁心饱和程度基本不变，铁心磁导基本不变，所以可近似认为自感和互感都是常数，即可认为是线以可近似认为自感和互感都是常数，即可认为是线性方程组。性方程组。332321313333232212122231321211111ILjIMjIMjrIUIMjILjIMjrIUIMjIMjILjrIU)()()(1323122222313121112112MMMLjrIMMMLjrIUUU2211222111)()(zIzIx jrIjxrI 第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器第11页/共42页)()()(1223133332313121113113M

10、MMLjrIMMMLjrIUUU3311333111)()(zIzIx jrIjxrI 111jxrz)(23131211MMMLx222x jrz)(13231222MMMLx333x jrz)(12231333MMMLx 第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器第12页/共42页图图64 三绕组变压器的等效电路三绕组变压器的等效电路 三绕组变压器等效电路中各电抗参数为各绕组的三绕组变压器等效电路中各电抗参数为各绕组的自感漏电抗及绕组间互感漏电抗合成的等效电抗，自感漏电抗及绕组间互感漏电抗合成的等效电抗，相应的阻抗为等值阻抗。相应的阻抗为等值阻抗。 第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器第13

11、页/共42页 三绕组变压器简化等效电路中的参数可以通过三三绕组变压器简化等效电路中的参数可以通过三次短路试验测出。短路试验可按如下步骤进行：次短路试验测出。短路试验可按如下步骤进行：（1）第一次短路试验）第一次短路试验 将电压加在绕组将电压加在绕组1，绕组，绕组2短路，绕组短路，绕组3开路，此时开路，此时测得的短路阻抗为：测得的短路阻抗为： 121221212112)()(kkkjxrxxjrrzzz3.等效电路中参数的测定等效电路中参数的测定（2）第二次短路试验）第二次短路试验 将电压加在绕组将电压加在绕组1，绕组，绕组3短路，绕组短路，绕组2开路，此时开路，此时测得的短路阻抗为：测得的短路

12、阻抗为： 131331313113)()(kkkjxrxxjrrzzz第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器第14页/共42页（3）第二次短路试验）第二次短路试验 将电压加在绕组将电压加在绕组2，绕组，绕组3短路，绕组短路，绕组1开路，此时测开路，此时测得的参数为折算到绕组得的参数为折算到绕组2的绕组的绕组2和绕组和绕组3之间的短路阻之间的短路阻抗。要得到折算到绕组抗。要得到折算到绕组1的参数，需乘以的参数，需乘以 ，即：，即：212K232333323223)()(kkkx jrxxjrrzzz 222122313313231222313121kkkkkkkkkrrrrrrrrrrrr222

13、122313313231222313121kkkkkkkkkxxxxxxxxxxxx第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器第15页/共42页 与双绕组变压器一样，三绕组变压器所带负载与双绕组变压器一样，三绕组变压器所带负载发生变化时，第二和第三绕组的端电压也将发生发生变化时，第二和第三绕组的端电压也将发生变化，三绕组变压器的电压调整率定义为：变化，三绕组变压器的电压调整率定义为：4. 电压变化率和效率电压变化率和效率%10012112UUUU%10013113UUUU 第二绕组端电压不仅取决于本绕组的负载电流和第二绕组端电压不仅取决于本绕组的负载电流和阻抗，还要受第三绕组的负载电流和第一绕组的

14、阻阻抗，还要受第三绕组的负载电流和第一绕组的阻抗影响。同样，第三绕组的端电压也是这样。抗影响。同样，第三绕组的端电压也是这样。 第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器第16页/共42页 、 是第二和第三绕组输出的有功功率，是第二和第三绕组输出的有功功率， 是变压器的铁耗，是变压器的铁耗， 是变压器的铜耗，为三个是变压器的铜耗，为三个绕组的铜耗之和。绕组的铜耗之和。 由于三绕组变压器的各绕组额定容量可能不相由于三绕组变压器的各绕组额定容量可能不相等，所以在采用标幺值进行计算时，应进行容量等，所以在采用标幺值进行计算时，应进行容量折算。通常取高压绕组的额定容量作为容量基值折算。通常取高压绕组的额定

15、容量作为容量基值。%1001 1321CuFeCuFeppPPppPp2P3PFepCup三绕组变压器的效率计算公式为：三绕组变压器的效率计算公式为： 第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器第17页/共42页第二节第二节 自耦变压器自耦变压器 所谓自耦变压器，是一次和二次共用同一个所谓自耦变压器，是一次和二次共用同一个绕组的变压器，其与双绕组变压器的主要差别在绕组的变压器，其与双绕组变压器的主要差别在于：自耦变压器的一次和二次之间不仅有磁的耦于：自耦变压器的一次和二次之间不仅有磁的耦合，还有电的联系。合，还有电的联系。第18页/共42页图图65 自耦变压器结构及原理接线图自耦变压器结构及原理接

16、线图1.结构特点结构特点 自耦变压器可看作为一台双绕组变压器改接而成，在自耦变压器可看作为一台双绕组变压器改接而成，在每相铁心上套两个同心绕组，低压侧引出线为每相铁心上套两个同心绕组，低压侧引出线为ax，高，高压侧引出线为压侧引出线为AX。可以看出，高压侧由。可以看出，高压侧由Aa绕组和绕组和ax绕组串联组成，低压绕组为绕组串联组成，低压绕组为ax，其中，其中ax绕组为高低压绕组为高低压两侧共用，称为公共绕组，两侧共用，称为公共绕组，Aa绕组称为串联绕组。绕组称为串联绕组。Aa绕组的匝数一般比绕组的匝数一般比ax绕组的少。绕组的少。 第19页/共42页2.基本方程式基本方程式高压侧电势平衡方程

17、为：高压侧电势平衡方程为： 1121AaaxUEEI ZI Z 低压侧电势平衡方程为：低压侧电势平衡方程为： 22axUEI Z类似于双绕组变压器，定义自耦变压器变比为：类似于双绕组变压器，定义自耦变压器变比为： 121222aEENNKEN第20页/共42页忽略变压器空载电流，有磁势平衡方程：忽略变压器空载电流，有磁势平衡方程：11222()0I NNI N也可表示为也可表示为2122121aNIIINNK 公共绕组公共绕组ax中的电流为：中的电流为：1222211(1)aaIIIIIIKK 2.基本方程式基本方程式第21页/共42页 自耦变压器的输出电流由两部分组成，其中自耦变压器的输出电

18、流由两部分组成，其中串联绕组的电流是由于高、低压绕组之间有电的串联绕组的电流是由于高、低压绕组之间有电的联系，从高压侧直接流入低压侧的，公共绕组流联系，从高压侧直接流入低压侧的，公共绕组流过的电流是通过电磁感应作用传递到低压侧的。过的电流是通过电磁感应作用传递到低压侧的。21III2.基本方程式基本方程式第22页/共42页 用折算法把自耦变压器低压侧的量折算到高用折算法把自耦变压器低压侧的量折算到高压侧，则折算到高压侧的低压侧电动势方程为：压侧，则折算到高压侧的低压侧电动势方程为： axaaaZIKEKUKU2223、等效电路、等效电路212EEEKa2121IKIIIIaaxaaZIKIKE

19、EU)()(21212axaAaZIKIZIEEU)(211211axaaaaxAaZKKIKZZIUU)1 ()1 (2121第23页/共42页 图图66 自耦变压器简化等效电路自耦变压器简化等效电路 3、等效电路、等效电路第24页/共42页 、 分别为把自耦变压器接成双绕分别为把自耦变压器接成双绕组变压器时的变比和短路阻抗。组变压器时的变比和短路阻抗。表明：自耦变压器高压侧的短路阻抗表明：自耦变压器高压侧的短路阻抗 与该变与该变压器作为双绕组变压器时的短路阻抗压器作为双绕组变压器时的短路阻抗 相等。相等。但二者的标幺值不相等，因为接成自耦变压器但二者的标幺值不相等，因为接成自耦变压器和双绕

20、组变压器运行时，阻抗基值不同。和双绕组变压器运行时，阻抗基值不同。 自耦变压器的短路阻抗为：自耦变压器的短路阻抗为：kaxAaaaxAakaZKZZKZZZ22)1 (21NNK kZkaZkZ4、短路试验、短路阻抗、电压变化率和短路电流、短路试验、短路阻抗、电压变化率和短路电流第25页/共42页接成自耦变压器时：接成自耦变压器时： 接成双绕组变压器时：接成双绕组变压器时： AaNNkNAaNkakaUIZIUZZ11*/NNkNNkkUIZIUZZ1111*/aaAaNNkkaKKKKNNNUUZZ11/1112111*)11 (kakaZKZ4、短路试验、短路阻抗、电压变化率和短路电流、短

21、路试验、短路阻抗、电压变化率和短路电流第26页/共42页讨论：讨论：当一台双绕组变压器接成自耦变压器运行时，当一台双绕组变压器接成自耦变压器运行时，短路阻抗标幺值减小了。变比短路阻抗标幺值减小了。变比 越小，阻抗标幺值下越小，阻抗标幺值下降越多。所以，自耦变压器的电压变化率较双绕组变降越多。所以，自耦变压器的电压变化率较双绕组变压器时减小，宜用于高压输电线路中作为补偿线路电压器时减小，宜用于高压输电线路中作为补偿线路电压损耗的变压器。同时，由于阻抗标幺值减小，自耦压损耗的变压器。同时，由于阻抗标幺值减小，自耦变压器较同容量的双绕组变压器短路电流增大，因为变压器较同容量的双绕组变压器短路电流增大

22、，因为短路电流与阻抗标幺值成反比。短路电流与阻抗标幺值成反比。 aK*)11 (kakaZKZ4 4、短路试验、短路阻抗、电压变化率和短路电流、短路试验、短路阻抗、电压变化率和短路电流第27页/共42页5 5、容量关系、容量关系 自耦变压器的自耦变压器的额定容量额定容量（也称为铭牌容量）和（也称为铭牌容量）和绕组容量绕组容量（又称为电磁容量）不相等，额定容量，（又称为电磁容量）不相等，额定容量，指的是自耦变压器总的输入或输出容量，为：指的是自耦变压器总的输入或输出容量，为： 1122NANNNNSUIUI 电磁容量指的是绕组电压与电流的乘积。对电磁容量指的是绕组电压与电流的乘积。对于双绕组变压

23、器，变压器的容量就是绕组容量。但于双绕组变压器，变压器的容量就是绕组容量。但自耦变压器，绕组容量与变压器容量不同，前者比自耦变压器，绕组容量与变压器容量不同，前者比后者小。后者小。第28页/共42页串联绕组串联绕组AaAa的电磁容量为：的电磁容量为：1111121(1)AaNNNNAxyNAaNUIUISK SNNK公共绕组公共绕组ax ax的电磁容量为：的电磁容量为：221221()(1)axNNNNNNxyNAaU IUIIUIK SK11xyaKK 为效益系数。为效益系数。 5 5、容量关系、容量关系第29页/共42页结论：公共绕组和串联绕组的绕组容量相等。自耦结论：公共绕组和串联绕组的

24、绕组容量相等。自耦变压器的额定容量包含两部分：变压器的额定容量包含两部分： 一为绕组容量，它实际上是以串联绕组一为绕组容量，它实际上是以串联绕组AaAa为一为一次侧，以公共绕组次侧，以公共绕组ax ax为二次侧的一个双绕组变压器，为二次侧的一个双绕组变压器，通过电磁感应作用从一次侧传递到二次测的容量；通过电磁感应作用从一次侧传递到二次测的容量； 二是通过电路上的联结，从一次侧直接传递到二是通过电路上的联结，从一次侧直接传递到二次侧的容量，称为传导容量。二次侧的容量，称为传导容量。 传导容量不需要利用电磁感应来传递，所以自传导容量不需要利用电磁感应来传递，所以自耦变压器的绕组容量小于额定容量。耦

25、变压器的绕组容量小于额定容量。5 5、容量关系、容量关系第30页/共42页6 6、自耦变压器的优、缺点、自耦变压器的优、缺点第31页/共42页6 6、自耦变压器的优、缺点、自耦变压器的优、缺点第32页/共42页第三节第三节 互感器互感器 在高电压、大电流的电力系统中，为了测量在高电压、大电流的电力系统中，为了测量线路上的电压和电流，需要采用互感器。互感器线路上的电压和电流，需要采用互感器。互感器是一种用于测量高电压、大电流的变换器。目的是一种用于测量高电压、大电流的变换器。目的是使一次和二次隔离，以保障运行人员的人身安是使一次和二次隔离，以保障运行人员的人身安全和测量装置的安全，并可以利用小量

26、程的电压全和测量装置的安全，并可以利用小量程的电压表、电流表来测量高电压、大电流。表、电流表来测量高电压、大电流。 互感器分为电压互感器和电流互感器两种，互感器分为电压互感器和电流互感器两种，这里简单介绍电磁式电压互感器和电流互感器。这里简单介绍电磁式电压互感器和电流互感器。第33页/共42页1. 1.电压互感器电压互感器 电压互感器的一次、二次绕组套在同一个闭电压互感器的一次、二次绕组套在同一个闭合的铁心上，高压绕组直接接到被测的高压线路合的铁心上，高压绕组直接接到被测的高压线路上，一次绕组匝数多，导线较细；低压绕组接到上，一次绕组匝数多，导线较细；低压绕组接到测量仪表的电压线圈上，匝数少，

27、导线较粗。如测量仪表的电压线圈上，匝数少，导线较粗。如果仪表个数不止一个，则各仪表的电压线圈并联果仪表个数不止一个，则各仪表的电压线圈并联接在电压互感器的二次绕组。接在电压互感器的二次绕组。 第34页/共42页 由于二次绕组所接的仪表电压线圈阻抗很大，所以由于二次绕组所接的仪表电压线圈阻抗很大，所以，电压互感器运行时相当于一台，电压互感器运行时相当于一台空载空载运行的降压变压运行的降压变压器。不考虑漏阻抗压降，并认为二次电压线圈阻抗很器。不考虑漏阻抗压降，并认为二次电压线圈阻抗很大，互感器处于空载状态，大，互感器处于空载状态，则一、二次电压之比即等于则一、二次电压之比即等于匝数比。匝数比。 供

28、测量用的电压互感器供测量用的电压互感器二次额定电压标准值为二次额定电压标准值为100V 或或 图图68 原理接线图原理接线图121212/UUEENN100/3V1.电压互感器电压互感器第35页/共42页 由于只有在理想情况下，一、二次的电压比才等由于只有在理想情况下，一、二次的电压比才等于绕组匝数比，而实际情况是互感器既存在漏阻抗于绕组匝数比，而实际情况是互感器既存在漏阻抗压降，二次侧也不是空载，所以互感器总是存在测压降，二次侧也不是空载，所以互感器总是存在测量误差。为了减小误差，在电压互感器设计和制造量误差。为了减小误差，在电压互感器设计和制造时，应减小励磁电流和一、二次绕组的漏阻抗。为时

29、，应减小励磁电流和一、二次绕组的漏阻抗。为此，铁心采用导磁性能好，铁耗小的硅钢片，并使此，铁心采用导磁性能好，铁耗小的硅钢片，并使磁路不饱和，绕制时尽量减小漏磁。磁路不饱和，绕制时尽量减小漏磁。 1. 1.电压互感器电压互感器第36页/共42页使用电压互感器时，一定要注意：使用电压互感器时，一定要注意： 二次侧绝对不允许短路，否则会产生很大的短路二次侧绝对不允许短路，否则会产生很大的短路电流，引起绕组发热甚至烧坏绕组绝缘，使一次电流，引起绕组发热甚至烧坏绕组绝缘，使一次回路的高电压浸入二次低压回路，危及人身和设回路的高电压浸入二次低压回路，危及人身和设备安全；备安全； 为安全起见，电压互感器的

30、二次绕组和铁心必须为安全起见，电压互感器的二次绕组和铁心必须可靠接地；可靠接地； 使用时，二次绕组不能并联过多的仪表，以免影使用时，二次绕组不能并联过多的仪表，以免影响互感器测量精度。响互感器测量精度。1. 1.电压互感器电压互感器第37页/共42页2. 2.电流互感器电流互感器 电流互感器主要结构和工作原理也与普通变电流互感器主要结构和工作原理也与普通变压器相似。它的一次绕组由一匝或几匝截面较大压器相似。它的一次绕组由一匝或几匝截面较大的导线构成，串联在一次侧线路中。二次绕组匝的导线构成，串联在一次侧线路中。二次绕组匝数较多，导线较细，与各种仪表的电流线圈串联数较多，导线较细，与各种仪表的电流线圈串联。第38页/共42页图图6 69 9 原理接线