精品电机chap4三相变压器的不对称运行及瞬变过程

1、 不对称不对称各相电流各相电流(或电压，电势或电压，电势)大小大小有可能不同，相位也不依次差有可能不同，相位也不依次差120对称分量法对称分量法对称分量法对称分量法各序等效电路，叠加原理各序等效电路，叠加原理三相三相中点浮动问题中点浮动问题三相三相abccbauuu.、abcau.acabuauuau.2.，2、三相不对称系统：三相中的电压互不相关 大小不一定相等，相位关系不固定 为三个独立变量cbauuu.、cbauuu.、例：000cbccbbbbaaaauuuuuuuuuuuu零序负序正序不对称电压cbauuu， 000cbccbbbbaaaauuuuuuuuuuuu零序负序正序不对称电

2、压acabuauuau，2a+b+c+cbauuu，cbauuu，a-c-b-逆时针acabuauuau2，(3)各相零序电压 组成零序系统0000acabuuuu，a0b0c0000cbauuu，cbaacbaacbaauuuuuuuuuuuu310231231000cbccbbbbaaaauuuuuuuuuuuu零序负序正序不对称电压1.设有一不对称三相电压设有一不对称三相电压将其分解为对称分量。将其分解为对称分量。90cos50260cos80230cos1002tututucba显然，各相大小不等，相位差也不相同，为不对称电压。显然，各相大小不等，相位差也不相同，为不对称电压。表示为复

3、数形式：表示为复数形式：vjjuvjjuvjjucaa50090sin90cos5090503 .694060sin60cos806080506 .8630sin30cos10030100vjjjjjjuuuucbaa43.316 .56)500 () 3 .6940)(506 .863131232123212分解为对称分量：分解为对称分量：vjjjjjjuuuucbaa33. 82 .12)500 () 3 .6940)(506 .863131232123212vjjjjuuuucbaa23.102 .42)500()3 .6940(506 .8631310结论结论kkkkkzjxrjxrz

4、rk+xk+ua+-ua+.ia+=-ia+. .rk-xk-ua-ua-.ia-=-ia-. .kkkkkzjxrjxrz具有与正序一样的性质具有与正序一样的性质 （1）首先分析零序电流的来源；）首先分析零序电流的来源；（2）确定初、次级侧相、线中的零序电流情况；）确定初、次级侧相、线中的零序电流情况；（3）零序电流的等效电路；）零序电流的等效电路；（4）对运行的影响。）对运行的影响。(1)ynd接法的零序等效电路接法的零序等效电路零序电流由电源中零序电压引起零序电流由电源中零序电压引起初级、次级侧均能流通零序电流，初级、次级侧均能流通零序电流，但是不能流向次级侧负载电路但是不能流向次级侧负

5、载电路d连接是闭合绕组，等效电路连接是闭合绕组，等效电路的次级侧为短路的次级侧为短路ynd接法的零序阻抗是一很小的阻抗。接法的零序阻抗是一很小的阻抗。即使电源有较小的即使电源有较小的ua0，会引起较大的零序电流，导致，会引起较大的零序电流，导致变压器过热。变压器过热。应有保护措施监视中线电流。应有保护措施监视中线电流。210000zzuzuiaaakaaziu00（2）dyn接法的零序等效电路接法的零序等效电路零序电流零序电流由电源零序电压产生由电源零序电压产生（3）yny接法零序等效电路接法零序等效电路次级侧无零序电流，感应有零序次级侧无零序电流，感应有零序电势，表现为较大零序阻抗电势，表现

6、为较大零序阻抗0010000mmaaaizzuzui对运行的影响对运行的影响零序电流小，不会引起过热零序电流小，不会引起过热会引起次级侧相电压不对称会引起次级侧相电压不对称次级侧线电压不受零序影响，次级侧线电压不受零序影响，常在高压输电线路中采用。常在高压输电线路中采用。等效电路等效电路020000maaazziziu图图4-5zm0=zm=rm+jxm zm0*大约为大约为0.31zm*大约是大约是20以上以上2020rz 初级侧无零序电流，但感应零序（相）电势，有较大零序阻抗。初级侧无零序电流，但感应零序（相）电势，有较大零序阻抗。零序电流零序电流由次级侧有中线电流引起由次级侧有中线电流引

7、起如果如果z0较大，较小的中线电流会造成相电压较大的不对称。其较大，较小的中线电流会造成相电压较大的不对称。其不对不对称的程度还与变压器的磁路有关称的程度还与变压器的磁路有关。020000maaazziziu外施对称三相电压外施对称三相电压在在a相接单相负载相接单相负载zllacbaziuiiii0 iiiiiiiiiiiiiiicbaacbaacbaa3131031231312310cbaiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiaacccaabbbaaaaa31231232初级侧星形连接，无零序电流通路，相初级侧星形连接，无零序电流通路，相电流只有正序与负序分量电流只有正序与负序分量0a

8、u002000euzieuziuziuuaaakaakaaa原方外施电压是三相原方外施电压是三相对称的，负序压降即对称的，负序压降即为负序阻抗压降，其为负序阻抗压降，其值很小，即值很小，即ua-=0。但原方的负序电流以但原方的负序电流以电源为路径，等效电电源为路径，等效电路中原方是短路的。路中原方是短路的。234002000列电压表达式见euzieuziuziuuaaakaakaaalmkaaaazzzzuiii32020lmkaaaazzzzuiiii323020lmazzui330步骤4. 求解零序励磁阻抗相当于在负载零序励磁阻抗相当于在负载中增加了一个阻抗中增加了一个阻抗zm0/3中点浮

9、动cccbbbaaaueuuueuuueuu.0.0.0.0.0.3acbaiiiii，03mazui.0.e0aauu，则2. 三个相同的单相变压器接成三相变压器组三个相同的单相变压器接成三相变压器组dyn11，有：，有：uk=5%，uka=2%，pfe=1%pn，i0=5%in，副方接单相电阻负载，副方接单相电阻负载r*=1。求：负载电流，零序电压求：负载电流，零序电压解：等效电路参数计算：解：等效电路参数计算：6 .19405. 001. 02010458. 002. 005. 0*22*0*0*0*mmmkkakkkxiprizxuruz建立端点方程式：建立端点方程式：r iuiiii

10、abca0分解为对称分量：riiiuuuuiiiiiiiaaaaaaaaacbaa00031231各相序等效电路：各相序等效电路：相序方程式：相序方程式： （标幺值表示标幺值表示）*0*0*1*0*1*2*0*0*)(00ammaaakaaakaaauzzzzziuuziuuziuu联立求解：联立求解：57. 2979. 0233*0*1*0*1*2*mmkazzzzzzrui零序电压：零序电压：11.1160163. 0)(*0*1*0*1*2*0*0mmaazzzzziu由于初级对零序电势相当由于初级对零序电势相当于有短路作用，削弱了零于有短路作用，削弱了零序磁通，零序电压很小。序磁通，零

11、序电压很小。思考题4-2 4-2 决定零序阻抗的因素有哪些？决定零序阻抗的因素有哪些？4-4 y,yn04-4 y,yn0不可以用于三相变压器组的原因不可以用于三相变压器组的原因4-5 4-5 如何测量零序激磁电抗？如何测量零序激磁电抗？零序电流三相同相，它在绕组中的流通情况及其产生的零序磁零序电流三相同相，它在绕组中的流通情况及其产生的零序磁通在铁芯中的流通情况与正序及负序不一致，因此遇到的零序通在铁芯中的流通情况与正序及负序不一致，因此遇到的零序阻抗也不同于正序阻抗。阻抗也不同于正序阻抗。其大小决定于其大小决定于变压器绕组的连接方式变压器绕组的连接方式和和铁心结构铁心结构。y y，y y；

12、y y，d d；d d，y y；d d，d d连接无零序电流。连接无零序电流。ynyn，d d；d d，ynyn连接零序电流在双侧绕组内均可流通。连接零序电流在双侧绕组内均可流通。ynyn，y y；y y，ynyn连接零序电流只能在连接零序电流只能在ynyn、ynyn侧流通。侧流通。a a 对三相组式，各相磁路独立，零序磁通在铁心中闭合，磁阻对三相组式，各相磁路独立，零序磁通在铁心中闭合，磁阻小，激磁阻抗大。小，激磁阻抗大。b b 对三相芯式变压器，各相磁路关联，零序磁通不能在铁心中对三相芯式变压器，各相磁路关联，零序磁通不能在铁心中闭合，磁阻大，激磁阻抗大。闭合，磁阻大，激磁阻抗大。副方副方

13、(yn)接单相或不对称负载时，将产生零序电流，产生零序磁通接单相或不对称负载时，将产生零序电流，产生零序磁通，在各绕组中感应有零序电势，叠加于各绕组正序电压上，使各绕，在各绕组中感应有零序电势，叠加于各绕组正序电压上，使各绕组的电压不对称组的电压不对称“中点浮动中点浮动”。中点浮动的程度取决于零序电势，又取决于零序电流的大小和磁路中点浮动的程度取决于零序电势，又取决于零序电流的大小和磁路结构。结构。三相组式变压器，零序磁阻小，零序阻抗等同正序阻抗，较小的零三相组式变压器，零序磁阻小，零序阻抗等同正序阻抗，较小的零序电流产生较大的零序电势，中点浮动大，相电压严重不对称。序电流产生较大的零序电势，

14、中点浮动大，相电压严重不对称。单相短路时，短路电流小（仅为励磁电流的三倍），但中点浮动大单相短路时，短路电流小（仅为励磁电流的三倍），但中点浮动大（达相电压），使另两相电压达到线电压。（达相电压），使另两相电压达到线电压。模拟零序电流和零序磁通的流通情况。模拟零序电流和零序磁通的流通情况。21iiik忽略励磁电流，相角短路瞬间外施电压的初变压器的漏感，等效电路的电压方程kkkkkkkxxxllllatuirdtdil1sin221211瞬态电流衰减时间常数短路阻抗角kkkkkktlrkkktkskrltrxtgcetzuiiikk11sin2稳态短路电流分量稳态短路电流分量-决定于电压和短路阻

15、抗的大小决定于电压和短路阻抗的大小瞬态短路电流分量瞬态短路电流分量还与短路时电压初相角有关还与短路时电压初相角有关kkicsin2tlrkkkkkketiisinsin21.当当k时，瞬态电流分量为时，瞬态电流分量为0，短路后立刻进入，短路后立刻进入稳态。稳态。2. 当当k90时，瞬态分量有最大值，在短路后的时，瞬态分量有最大值，在短路后的半周期电流达到最大值。半周期电流达到最大值。skxrktkkieiikk212max81. 175. 135. 12 . 1，大型变压器在中小型变压器在比对稳态短路电流幅值之突然短路电流最大幅值skksnkksnknkkkknnnkkzkizkiizizzi

16、uiii2i2i11maxmax或则或稳态短路电流的标幺值设外施电压为额定值，过电流情况分析过电流情况分析：设外施电压为额定值，设外施电压为额定值，zk*=0.055，rk/xk=1/3，则，则短路瞬间的冲击电流很大。短路瞬间的冲击电流很大。5 .24055. 035. 12*maxksnkzkii35. 1sk1、发热现象、发热现象：设外施电压为额定值，设外施电压为额定值，zk*=0.055，则，则短路电流产生的铜损耗是正常铜损耗的短路电流产生的铜损耗是正常铜损耗的182倍。倍。影响：影响：。nnnkknkiiizzui18055. 011*2、电磁力作用、电磁力作用：设外施电压为额定值，设

17、外施电压为额定值，zk*=0.055，则，则电磁力（电磁力（由漏磁场和电流作用产生由漏磁场和电流作用产生）也与电流的平方）也与电流的平方成正比，绕组上产生很大的机械应力，径向有外张力成正比，绕组上产生很大的机械应力，径向有外张力和内压力，轴向里从绕组两端挤压绕组。和内压力，轴向里从绕组两端挤压绕组。措施：措施：。nnnkknkiiizzui18055. 011*励磁电流瞬时值励磁电流瞬时值im：磁化曲线回路电压方程)(sin211111mmiftui rdtdn ，将电感视为常数，将电感视为常数lav，则，则avmmavlniinl1111)sin(21111111tulnrdtdnav的线性方程dtdnirrm1111很小，考虑磁通的解，包括稳态分量磁通的解，包括稳态分量 1 和瞬态分量和瞬态分量 1 ：tlrmtlravavetcetnu11cos90sin90sin211 111电流。立即进入稳态，无冲击）接通电源瞬间（tmsin