电力变压器的运行

1、 关于变压器关于变压器转移电能而不改变其交流电源频率的静转移电能而不改变其交流电源频率的静止的电能转换器。止的电能转换器。 将电力系统的交流电压和电流变为不同将电力系统的交流电压和电流变为不同的电压和电流，借以输送电能的变压器。的电压和电流，借以输送电能的变压器。 电力变压器电力变压器变压器变压器10-1 概述概述l变压器的额定容量变压器的额定容量l在规定的环境温度下，长期按该容量连续运行，能在规定的环境温度下，长期按该容量连续运行，能获得经济合理的效率和正常预期寿命（约获得经济合理的效率和正常预期寿命（约2030年）。年）。l即变压器的额定容量是指长时间所能连续输出的最即变压器的额定容量是指

2、长时间所能连续输出的最大功率。大功率。10-1 概述概述l变压器的负荷能力变压器的负荷能力l变压器在短时间内所能输出的功率。变压器在短时间内所能输出的功率。l变压器负荷能力的大小和持续时间取决于：变压器负荷能力的大小和持续时间取决于：l电流和温度是否超过规定的限值；电流和温度是否超过规定的限值；l绝缘老化是否超过正常值，即变压器能否达到正常的预绝缘老化是否超过正常值，即变压器能否达到正常的预期寿命。期寿命。10-1 概述概述l变压器负荷超过额定值运行时产生的效应变压器负荷超过额定值运行时产生的效应l绕组、线夹、引线、绝缘部分及油温将会升高；绕组、线夹、引线、绝缘部分及油温将会升高；l铁心外的漏

3、磁通增加，与之耦合的金属部分出现涡铁心外的漏磁通增加，与之耦合的金属部分出现涡流，温度增高；流，温度增高；l温度增高使固体绝缘和油中的水分和气体成分发生温度增高使固体绝缘和油中的水分和气体成分发生变化；变化；10-1 概述概述l变压器负荷超过额定值运行时产生的效应变压器负荷超过额定值运行时产生的效应l套管、分接头、电缆终端头和电流互感器等受到较套管、分接头、电缆终端头和电流互感器等受到较高的热应力，安全裕度降低；高的热应力，安全裕度降低；l导体绝缘机械特性受高温的影响，热老化的累积过导体绝缘机械特性受高温的影响，热老化的累积过程加快，使变压器的寿命缩短。程加快，使变压器的寿命缩短。10-1 概

4、述概述l变压器负荷超过额定值运行时的限值变压器负荷超过额定值运行时的限值l配电变压器：配电变压器：2500kVA及以下，只需考虑热点温度及以下，只需考虑热点温度和热和热老化；老化；l中型电力变压器：中型电力变压器：100MVA及以下，及以下，漏磁通的影响漏磁通的影响不是关键，但必须考虑冷却方式的不是关键，但必须考虑冷却方式的不同；不同；l大型变压器：超过大型变压器：超过100MVA，漏磁通的影响很大。，漏磁通的影响很大。 导体和铁心的表面导体和铁心的表面变压器油变压器油油箱和散热器的内表面油箱和散热器的内表面油箱和散热器的外表面油箱和散热器的外表面周围空气周围空气传导传导对流对流传导传导绕组和

5、铁心内部的热量绕组和铁心内部的热量对流对流对流和辐射对流和辐射10-2 变压器的发热和冷却变压器的发热和冷却10-2 变压器的发热和冷却变压器的发热和冷却l发热和冷却过程发热和冷却过程温度分布温度分布温度最高的地方位于温度最高的地方位于绕组厚度的绕组厚度的1/3处。处。温度最高的地方位于绕温度最高的地方位于绕组高度组高度70%75%处。处。10-2 变压器的发热和冷却变压器的发热和冷却l发热和冷却过程发热和冷却过程散热过程散热过程l冷却方式冷却方式导向强迫油循环冷却导向强迫油循环冷却强迫油循环风冷或水冷强迫油循环风冷或水冷自然油循环冷却自然油循环冷却冷却方式冷却方式 10-2 变压器的发热和冷

6、却变压器的发热和冷却l变压器的温升计算变压器的温升计算温升从底部到顶部，绕组温升从底部到顶部，绕组和油的温升都近似呈线性和油的温升都近似呈线性增加增加10-2 变压器的发热和冷却变压器的发热和冷却l变压器的温升计算变压器的温升计算绕组和油的温升采用平均绕组和油的温升采用平均温升和最大温升来表示。温升和最大温升来表示。绕组和油的平均温升是指绕组和油的平均温升是指整个绕组和全部油的温升整个绕组和全部油的温升的平均值（的平均值（M点和点和N点）点）10-2 变压器的发热和冷却变压器的发热和冷却l变压器的温升计算变压器的温升计算绕组的最大温升是指绕组绕组的最大温升是指绕组最热点最热点(E点点) 的温升

7、。的温升。 油的最大温升是指顶层油油的最大温升是指顶层油(B点点)的温升。的温升。10-2 变压器的发热和冷却变压器的发热和冷却l变压器的温升计算变压器的温升计算l温升计算中的基本关系式温升计算中的基本关系式绕组对空气的温升绕组对空气的温升= =油对空气的温升油对空气的温升+ +绕组对油的温升绕组对油的温升绕组的温度绕组的温度 = = 空气温度空气温度 + + 油对空气的温升油对空气的温升+ + 绕组对油的温升绕组对油的温升 10-2 变压器的发热和冷却变压器的发热和冷却l变压器的温升计算变压器的温升计算l变压器各部分的允许温升变压器各部分的允许温升自然油循环自然油循环强迫油循环风冷强迫油循环

8、风冷强迫油循环导向风冷强迫油循环导向风冷绕组对空气的平均温升绕组对空气的平均温升656570绕组对油的平均温升绕组对油的平均温升213030油对空气的平均温升油对空气的平均温升443540顶层油对空气的温升顶层油对空气的温升554545我国国家标准（我国国家标准（GB）规定变压器的额定使用条件为：最高气温）规定变压器的额定使用条件为：最高气温 +40；最；最高日平均气温高日平均气温+30；最高年平均气温；最高年平均气温+20；最低气温；最低气温-30；变压器各部；变压器各部分的温升不得超过上表中的数值。分的温升不得超过上表中的数值。 运行经验表明，变压器绕组的绝缘在运行经验表明，变压器绕组的绝

9、缘在98以以下使用时，变压器的正常寿命约为下使用时，变压器的正常寿命约为2030年。年。 10-2 变压器的发热和冷却变压器的发热和冷却l变压器的温升计算变压器的温升计算l变压器负荷不同于额定负荷时温升的计算变压器负荷不同于额定负荷时温升的计算顶层油温升顶层油温升 21()1xttNRKR绕组对油的温升绕组对油的温升 2yggNKtg/在在K负荷率时顶层油温对空气的温升（最大值）、绕组对负荷率时顶层油温对空气的温升（最大值）、绕组对油的温升（最大值）；油的温升（最大值）； 额定负荷时顶层油对空气的温升（最大值）、绕组对油的额定负荷时顶层油对空气的温升（最大值）、绕组对油的温升（最大值）温升（最

10、大值） K负荷率（实际负荷与额定负荷之比）负荷率（实际负荷与额定负荷之比） 额定负荷下，短路损耗对空载损耗之比，约为额定负荷下，短路损耗对空载损耗之比，约为26计算油温的指数、计算最热点温升的指数，对自然冷却方计算油温的指数、计算最热点温升的指数，对自然冷却方式式x=0.8，强迫油循环变压器，强迫油循环变压器x=0.91.0 ，一般，一般y=x tNgN/R/x y10-2 变压器的发热和冷却变压器的发热和冷却l变压器的温升计算变压器的温升计算l稳态温度的计算稳态温度的计算l自然油循环冷却（自然油循环冷却（ON）：）：绕组热点温度绕组热点温度 =环境温度环境温度+顶层油的温升顶层油的温升+热点

11、与顶层油之间温差热点与顶层油之间温差22h011xytNgNRKKR10-2 变压器的发热和冷却变压器的发热和冷却l变压器的温升计算变压器的温升计算l稳态温度的计算稳态温度的计算l强迫油循环冷却（强迫油循环冷却（OF）：）：l顶层油温顶层油温 = 底层油温底层油温+平均油温与底层油温之差的平均油温与底层油温之差的2倍倍l热点温度热点温度= 空气温度空气温度+底层油温升底层油温升+绕组顶部油温与底层绕组顶部油温与底层油温之差油温之差+绕组顶部油温与热点温度之差绕组顶部油温与热点温度之差2220121xyyhbNavNbNgNRKKKR10-2 变压器的发热和冷却变压器的发热和冷却l变压器的温升计

12、算变压器的温升计算l稳态温度的计算稳态温度的计算l强迫油循环导向冷却（强迫油循环导向冷却（OD）：）：l基本与基本与OF相同，考虑导线电阻的温度变化，加上一个相同，考虑导线电阻的温度变化，加上一个校正系数。校正系数。 0.15hhhhN 变压器运行过程中，负荷不断变化，环境温度也有所变化，变压器运行过程中，负荷不断变化，环境温度也有所变化，该如何处理？该如何处理？-变压器暂态温度计算变压器暂态温度计算10-3 变压器的绝缘老化变压器的绝缘老化l变压器的热老化定律变压器的热老化定律l变压器的绝缘老化现象变压器的绝缘老化现象l变压器的绝缘老化：变压器的绝缘老化：高温、湿度、氧化和油中分解的劣化物质

13、等物理化学作用的高温、湿度、氧化和油中分解的劣化物质等物理化学作用的影响，使其绝缘材料逐渐失去其机械强度和电气强度。影响，使其绝缘材料逐渐失去其机械强度和电气强度。高温是绝缘老化的主要原因，绝缘的工作温度越高，绝缘老高温是绝缘老化的主要原因，绝缘的工作温度越高，绝缘老化速度越快，变压器的使用寿命越短。化速度越快，变压器的使用寿命越短。10-3 变压器的绝缘老化变压器的绝缘老化l变压器的热老化定律变压器的热老化定律l变压器的绝缘老化现象变压器的绝缘老化现象l变压器的绝缘老化：变压器的绝缘老化：老化的绝缘材料纤维组织失去弹性，材料变脆，只要没有机老化的绝缘材料纤维组织失去弹性，材料变脆，只要没有机

14、械损伤，仍可有相当高的电气强度。但在电磁振动和电动力械损伤，仍可有相当高的电气强度。但在电磁振动和电动力的作用下很容易产生机械损伤使材料破损，失去电气强度。的作用下很容易产生机械损伤使材料破损，失去电气强度。一般认为：当变压器绝缘的机械强度降低至其额定值的一般认为：当变压器绝缘的机械强度降低至其额定值的15% 20% 时，变压器的预期寿命即终止。时，变压器的预期寿命即终止。 10-3 变压器的绝缘老化变压器的绝缘老化l变压器的热老化定律变压器的热老化定律l变压器的预期寿命和热点温度的关系变压器的预期寿命和热点温度的关系 l电力变压器常采用电力变压器常采用A级绝缘（油浸电缆纸），在级绝缘（油浸电

15、缆纸），在80 140的范围内，变压器的寿命和绕组最热点温度之间的范围内，变压器的寿命和绕组最热点温度之间的关系为：的关系为： PAz e式中，式中，A为常数；为常数；P为温度系数。为温度系数。 10-3 变压器的绝缘老化变压器的绝缘老化l变压器的热老化定律变压器的热老化定律l相对预期寿命相对预期寿命 l变压器的正常预期寿命和绕组最热点温度之间的关系为变压器的正常预期寿命和绕组最热点温度之间的关系为l相对预期寿命相对预期寿命z*98Ne PAz)98(98Neee PPPAAzzz10-3 变压器的绝缘老化变压器的绝缘老化l变压器的热老化定律变压器的热老化定律l相对老化率（相对预期寿命的倒数）

16、相对老化率（相对预期寿命的倒数）)98(Pe用基数用基数2代替代替e： P693. 0ln2lne693. 01)98(0.69398)(P2210-3 变压器的绝缘老化变压器的绝缘老化问题：实际绕组的温度受气温和负荷波动的影响变化很问题：实际绕组的温度受气温和负荷波动的影响变化很大，如何获得变压器的正常预期寿命？大，如何获得变压器的正常预期寿命？ 解决办法：根据运行要求，在一段时间内容许变压器绕解决办法：根据运行要求，在一段时间内容许变压器绕组的温度大于组的温度大于98，在另一段时间里使绕组的温度低于，在另一段时间里使绕组的温度低于98，只要使变压器在高温时多损耗的寿命与低温时少，只要使变压

17、器在高温时多损耗的寿命与低温时少损耗的寿命相补偿，则变压器的预期寿命可以和恒温损耗的寿命相补偿，则变压器的预期寿命可以和恒温98运行时等值。运行时等值。 10-3 变压器的绝缘老化变压器的绝缘老化l等值老化原则等值老化原则l使变压器在一定使变压器在一定时间间隔时间间隔T（一年或一昼夜）内，（一年或一昼夜）内，绝缘老化或损耗的寿命与维持绕组热点温度为绝缘老化或损耗的寿命与维持绕组热点温度为98时时等值。等值。t980edeTPPtT10-3 变压器的绝缘老化变压器的绝缘老化l等值老化原则等值老化原则l绝缘老化率：变压器在某一段时间间隔内实际所损绝缘老化率：变压器在某一段时间间隔内实际所损耗的寿命

18、对绕组温度维持恒定耗的寿命对绕组温度维持恒定98时所损耗寿命的时所损耗寿命的比值。比值。 (98)09801ttTPTPPedtedtTeT如果如果 ，则变压器老化大于正常，预期寿命缩短，则变压器老化大于正常，预期寿命缩短 1如果如果 ，则变压器的负荷能力未得到充分利用，则变压器的负荷能力未得到充分利用 1结论结论：在一定时间间隔内，维持变压器的老化率接近于在一定时间间隔内，维持变压器的老化率接近于1 1，是制定变压器负荷能力的主要依据。，是制定变压器负荷能力的主要依据。 10-4 变压器的过负荷变压器的过负荷l正常过负荷正常过负荷l变压器过负荷运行是指变压器在一部分时间内超过变压器过负荷运行

19、是指变压器在一部分时间内超过额定负荷运行。额定负荷运行。l变压器的正常过负荷能力，是以不牺牲变压器正常变压器的正常过负荷能力，是以不牺牲变压器正常预期寿命为原则而制定的。预期寿命为原则而制定的。l运行中变压器的老化程度与绕组温度成指数关系，运行中变压器的老化程度与绕组温度成指数关系，因此不能用平均温度来表示温度变化对老化的影响，因此不能用平均温度来表示温度变化对老化的影响，通常采用等值温度来表示。通常采用等值温度来表示。正常过负荷是有计划的、主动实施的过负荷。正常过负荷是有计划的、主动实施的过负荷。 10-4 变压器的过负荷变压器的过负荷l正常过负荷正常过负荷等值空气温度等值空气温度l定义：指

20、某一空气温度，在一定时间间隔内如维持定义：指某一空气温度，在一定时间间隔内如维持此温度不变，当变压器带恒定负荷时绝缘所遭老化此温度不变，当变压器带恒定负荷时绝缘所遭老化等于空气温度自然变化时和同样恒定负荷情况下的等于空气温度自然变化时和同样恒定负荷情况下的绝缘老化。绝缘老化。 tTTPPdee0teq TPTPtTPtTP00eqde1lg3 . 2de1ln1tt 10-4 变压器的过负荷变压器的过负荷l正常过负荷正常过负荷等值空气温度等值空气温度l研究表明：空气温度的日或年的自然变化近似地研究表明：空气温度的日或年的自然变化近似地认为是零轴被抬高的正弦曲线（例如季节的影响，认为是零轴被抬高

21、的正弦曲线（例如季节的影响，冬、夏季空气温度出现峰值，春、秋季温度适冬、夏季空气温度出现峰值，春、秋季温度适中），即中），即 Tt2sin21avt 10-4 变压器的过负荷变压器的过负荷l正常过负荷正常过负荷等值空气温度等值空气温度Tt2sin21avt aveq tTPTTtPde1ln102sin21 10-4 变压器的过负荷变压器的过负荷l正常过负荷正常过负荷等值负荷曲线等值负荷曲线l计算绕组热点温度时，如考虑负荷变动的实际情计算绕组热点温度时，如考虑负荷变动的实际情况显得很复杂，可将实际负荷曲线归算成二阶段况显得很复杂，可将实际负荷曲线归算成二阶段或多阶段的负荷曲线或多阶段的负荷曲线

22、l归算的原则是：等值负荷期间，变压器所产生的归算的原则是：等值负荷期间，变压器所产生的热量与实际负荷运行时所产生的热量相等，即：热量与实际负荷运行时所产生的热量相等，即：nnntItItItttK22221212121)( nnnttttItItIK 212222121110-4 变压器的过负荷变压器的过负荷l正常过负荷正常过负荷确定原则确定原则确定原则：以不牺牲变压器正常寿命为原则。需确定原则：以不牺牲变压器正常寿命为原则。需要根据环境温度、实际负荷曲线以及变压器的数要根据环境温度、实际负荷曲线以及变压器的数据计算变压器的老化率。即必须满足据计算变压器的老化率。即必须满足 ，同，同时绕组热点

23、温度和电流不超过限值。时绕组热点温度和电流不超过限值。 110-4 变压器的过负荷变压器的过负荷l正常过负荷正常过负荷正常过负荷曲线正常过负荷曲线 a) 自然油循环变压器自然油循环变压器 b) 强迫油循环变压器强迫油循环变压器 10-4 变压器的过负荷变压器的过负荷l事故过负荷事故过负荷l系统发生局部故障或变电所的某台变压器故障被系统发生局部故障或变电所的某台变压器故障被切除，使部分不能切除的负荷转移到其它变压器切除，使部分不能切除的负荷转移到其它变压器上时，这些变压器的负荷会超过正常过负荷值很上时，这些变压器的负荷会超过正常过负荷值很多，称为事故过负荷。多，称为事故过负荷。10-4 变压器的

24、过负荷变压器的过负荷l事故过负荷事故过负荷确定原则确定原则确定原则：在事故情况下，保证不间断供电、避免确定原则：在事故情况下，保证不间断供电、避免停电造成更大的损失是首要任务，防止变压器寿命停电造成更大的损失是首要任务，防止变压器寿命损失加速是次要的，所以，事故过负荷是以牺牲变损失加速是次要的，所以，事故过负荷是以牺牲变压器正常使用寿命为代价的。压器正常使用寿命为代价的。 10-4 变压器的过负荷变压器的过负荷l事故过负荷事故过负荷确定原则确定原则事故过负荷时，事故过负荷时，v可能远大于可能远大于1，绝缘老化加速，为了防，绝缘老化加速，为了防止严重影响变压器的使用寿命，事故过负荷时绕组最热止严

25、重影响变压器的使用寿命，事故过负荷时绕组最热点温度不得超过点温度不得超过140,电流不得超过额定电流的电流不得超过额定电流的2倍。倍。事故过负荷后应加强冷却，尽快转移负荷或减负荷，使事故过负荷后应加强冷却，尽快转移负荷或减负荷，使变压器尽快回到正常过负荷范围内。变压器尽快回到正常过负荷范围内。 绕组最热点温度等于热点温升加上环境温度，若绕组最绕组最热点温度等于热点温升加上环境温度，若绕组最热点温度超过允许数值，则这种事故过负荷是不允许的。热点温度超过允许数值，则这种事故过负荷是不允许的。 10-5 自耦变压器自耦变压器l自耦变压器的工作原理自耦变压器的工作原理自耦变压器原理图自耦变压器原理图

26、a) 等效电路等效电路 b) 结构结构10-5 自耦变压器自耦变压器l特点特点特点：其中两个绕组除有电磁联系外，在电路上也有联系。特点：其中两个绕组除有电磁联系外，在电路上也有联系。优点：与同容量、同电压等级的普通变压器相比经济效益显著。优点：与同容量、同电压等级的普通变压器相比经济效益显著。1、较高电压易于传递到低压侧，故低压侧的绝缘必须按较高电压设计。、较高电压易于传递到低压侧，故低压侧的绝缘必须按较高电压设计。2、一二次绕组的漏磁场小，电抗小，故短路电流相对较大。、一二次绕组的漏磁场小，电抗小，故短路电流相对较大。3、一二次侧三相接线必须相同。、一二次侧三相接线必须相同。4、运行方式多样

27、化，保护整定困难。、运行方式多样化，保护整定困难。5、在有分接头调压时很难取得绕组间电磁平衡。、在有分接头调压时很难取得绕组间电磁平衡。10-5 自耦变压器自耦变压器l自耦变压器的额定容量和标准容量自耦变压器的额定容量和标准容量l电流和电压关系电流和电压关系l自耦变压器一次侧和二次侧的电压比自耦变压器一次侧和二次侧的电压比k12122121kNNUU 10-5 自耦变压器自耦变压器l自耦变压器的额定容量和标准容量自耦变压器的额定容量和标准容量l电流和电压关系电流和电压关系l电流关系电流关系21III1122212()()I NNINII N10-5 自耦变压器自耦变压器l自耦变压器的额定容量和

28、标准容量自耦变压器的额定容量和标准容量l电流和电压关系电流和电压关系l公共绕组电流与一次电流之间的关系公共绕组电流与一次电流之间的关系l公共绕组电流与二次电流之间的关系公共绕组电流与二次电流之间的关系1212121NNIkIN12212 1121211(1)(1)IIkIk Ikk10-5 自耦变压器自耦变压器l自耦变压器的额定容量和标准容量自耦变压器的额定容量和标准容量l额定容量和标准容量额定容量和标准容量l根据电压及电流关系，自耦变压器传输的功率为：根据电压及电流关系，自耦变压器传输的功率为： *221 1222 122212121(1)U IU IU IU IU IU Ikk 由电路传递

29、由电路传递由磁路传递由磁路传递10-5 自耦变压器自耦变压器l自耦变压器的额定容量和标准容量自耦变压器的额定容量和标准容量l额定容量（通过容量）：额定容量（通过容量）：l标准容量：由电磁联系传输的最大功率标准容量：由电磁联系传输的最大功率2N2N1N1NNIUIUS 1211acN()SSSk10-5 自耦变压器自耦变压器l自耦变压器的效益系数自耦变压器的效益系数l效益系数效益系数Kb ：l标准容量与额定容量的比值标准容量与额定容量的比值12b11kK Sa =Kb SNSc，串联绕组负荷较大，最大传输功率受到串联绕组，串联绕组负荷较大，最大传输功率受到串联绕组容量的限制，运行中应注意监视串联

30、绕组负荷。容量的限制，运行中应注意监视串联绕组负荷。 10-5 自耦变压器自耦变压器l自耦变压器的运行方式自耦变压器的运行方式l运行方式二：中压侧同时向高压和低压侧（或高压运行方式二：中压侧同时向高压和低压侧（或高压和低压侧同时向中压侧）传输功率和低压侧同时向中压侧）传输功率10-5 自耦变压器自耦变压器l自耦变压器的运行方式自耦变压器的运行方式l运行方式二：运行方式二：(1) 串联绕组串联绕组 电流电流1111()sasIIPjQU功率功率1b2121121s21s)(SKQPUUUIUUS 10-5 自耦变压器自耦变压器l自耦变压器的运行方式自耦变压器的运行方式l运行方式二：运行方式二：(

31、2) 公共绕组公共绕组-电流电流由磁势平衡可以求出由磁势平衡可以求出 212()acasI NINN 121112()acUUIPjQU U 33333232332tIPjQPjQIkk UU10-5 自耦变压器自耦变压器l自耦变压器的运行方式自耦变压器的运行方式l运行方式二：运行方式二：(2) 公共绕组公共绕组-电流电流公共绕组中的电流公共绕组中的电流121223232111()()cactIIIUUUUPPjQQUUU10-5 自耦变压器自耦变压器l自耦变压器的运行方式自耦变压器的运行方式l运行方式二：运行方式二：(2) 公共绕组公共绕组-功率功率231b231bc2c)()(QQKPPK

32、IUS 当高、低压侧功率因数相等时，有当高、低压侧功率因数相等时，有 31bcSSKS 显然显然Sc Ss，公共绕组负荷较大，最大传输功率受到公共绕组，公共绕组负荷较大，最大传输功率受到公共绕组容量的限制，运行中应注意监视公共绕组负荷。在此运行方式容量的限制，运行中应注意监视公共绕组负荷。在此运行方式下运行时，自耦变压器的容量不能得到充分利用。下运行时，自耦变压器的容量不能得到充分利用。 10-5 自耦变压器自耦变压器l自耦变压器的运行方式自耦变压器的运行方式l运行方式三：低压侧同时向高压和中压侧传输功率运行方式三：低压侧同时向高压和中压侧传输功率或相反或相反限制条件为低压绕组容量，通过容量最

33、大为标准容量，限制条件为低压绕组容量，通过容量最大为标准容量，这时自耦变压器的效益最低。这时自耦变压器的效益最低。10-5 自耦变压器自耦变压器l自耦变压器的有功功率损耗自耦变压器的有功功率损耗请复习电力系统分析相关知识请复习电力系统分析相关知识10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l引言引言l变压器并列运行的优点变压器并列运行的优点l提高供电可靠性：通常采用两台及以上的变压器并列提高供电可靠性：通常采用两台及以上的变压器并列运行，当一台变压器因故障退出运行，其他变压器仍运行，当一台变压器因故障退出运行，其他变压器仍可继续供电。可继续供电。l可满足经济运行的需要：在低负荷时，可以使部分变可

34、满足经济运行的需要：在低负荷时，可以使部分变压器退出运行，以减少电能损耗。压器退出运行，以减少电能损耗。l减少备用容量。减少备用容量。10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l引言引言l变压器的理想并列运行条件变压器的理想并列运行条件l电压比相等；电压比相等；l短路阻抗相等；短路阻抗相等；l绕组连接组别相同。绕组连接组别相同。 10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l电压比不同的变压器并列运行电压比不同的变压器并列运行 两台变比不同的单相变压器并列运行两台变比不同的单相变压器并列运行设两台变压器的变比为设两台变压器的变比为 N1IIN2IUkU II2NII1NIIUUk 定义电压变比几

35、何均值为定义电压变比几何均值为IIIkkk )2kI(2)2kI(2I)1kI(ZkZkZ )2kII(2kII(2)2II)1kII(ZkZkZ 10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l电压比不同的变压器并列运行电压比不同的变压器并列运行 两台变比不同的单相变压器并列运行两台变比不同的单相变压器并列运行当并列运行的变压器一次当并列运行的变压器一次侧接电源，由于变压器的侧接电源，由于变压器的电压比不相等，在二次绕电压比不相等，在二次绕组产生的电动势不相等，组产生的电动势不相等，故在二次绕组中产生平衡故在二次绕组中产生平衡电流，一次绕组也相应的电流，一次绕组也相应的出现平衡电流，近似为出现平

36、衡电流，近似为 kII2b1b 10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l电压比不同的变压器并列运行电压比不同的变压器并列运行 二次绕组的平衡电流为二次绕组的平衡电流为 222222211211211IIIIIIIIkI( )kII( )kI( )IkII( )IIIIIIIIkI(1)kII( )kI(1)kII( )/()/()()/bEEEkEkIZZZkZkU kkkU kkZZkZZ10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l电压比不同的变压器并列运行电压比不同的变压器并列运行 采用短路电压近似计算时采用短路电压近似计算时 II1NII1NkIII1NI1NkI1)1kII()1k

37、I(III12b1b/ )(IUuIUukUZZkkkUkII 式中式中 kkkkIII 10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l电压比不同的变压器并列运行电压比不同的变压器并列运行 II1NI1N1UUU NIINIII1NI1NSSII kIIkII1N1b uukII 如果如果 令令 当变压器带负荷运行时，平衡当变压器带负荷运行时，平衡电流叠加在负荷电流上，使一电流叠加在负荷电流上，使一台变压器的负荷增大，另一台台变压器的负荷增大，另一台变压器的负荷减轻，负荷增大变压器的负荷减轻，负荷增大的变压器可能过负荷，所以，的变压器可能过负荷，所以，一般一般 不得超过不得超过0.5%。 k10

38、-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l电压比不同的变压器并列运行电压比不同的变压器并列运行 【题目题目】两台并列运行的变压器，额定容量均为两台并列运行的变压器，额定容量均为10000kVA，短路，短路电压都为电压都为uk%=10.5，绕组连接组别都相同。电压比分别，绕组连接组别都相同。电压比分别为为110/10.5kV和和110/11kV。试求它们并列运行时的平衡。试求它们并列运行时的平衡电流？电流？ 10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l短路阻抗不同的变压器并列运行短路阻抗不同的变压器并列运行 假定它们的变比相同，则第假定它们的变比相同，则第k台变压器的阻抗为台变压器的阻抗为 kkk

39、kIUuZNNkk niiiiniiUuIZZINkNIk111n台并列运行的变压器的总阻抗为台并列运行的变压器的总阻抗为 10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l短路阻抗不同的变压器并列运行短路阻抗不同的变压器并列运行 由并联电路电压相等得由并联电路电压相等得 kkZIZIk n台并列运行的变压器的总负荷电流台并列运行的变压器的总负荷电流: niiIII10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l短路阻抗不同的变压器并列运行短路阻抗不同的变压器并列运行 第第k台变压器的电流为台变压器的电流为 kkniiiniiniiiikkkkkkuIuIIUuIUuIIZZIZZIIkNIkNIINk

40、NNkNkk11 10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l短路阻抗不同的变压器并列运行短路阻抗不同的变压器并列运行 第第k台变压器的负荷为台变压器的负荷为 kkniiiniikuSuSSSkNIkNI 10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l短路阻抗不同的变压器并列运行短路阻抗不同的变压器并列运行 n台并列运行的变压器的总负荷容量为台并列运行的变压器的总负荷容量为: : niiSSIn=2时，变压器分配的负荷为时，变压器分配的负荷为: kINIIkIINIkIINII uSuSuSSSkINIIkIINIkINIIII uSuSuSSS10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l短路阻

41、抗不同的变压器并列运行短路阻抗不同的变压器并列运行 结论：结论：负荷分配与短路电压成反比，即短路电压小的变负荷分配与短路电压成反比，即短路电压小的变压器承担的负荷大，短路电压大的变压器承担的负荷小。压器承担的负荷大，短路电压大的变压器承担的负荷小。由于一般容量大的变压器短路电压较大，容量小的变压由于一般容量大的变压器短路电压较大，容量小的变压器短路电压较小，故容量小的变压器有可能过负荷。一器短路电压较小，故容量小的变压器有可能过负荷。一般规定短路电压之差不超过般规定短路电压之差不超过10%10%。短路电压不同的变压。短路电压不同的变压器，可适当提高短路电压大的变压器二次电压，使并列器，可适当提

42、高短路电压大的变压器二次电压，使并列运行变压器的容量均能充分利用。运行变压器的容量均能充分利用。 10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l短路阻抗不同的变压器并列运行短路阻抗不同的变压器并列运行 【题目题目】两台并列运行的双绕组变压器，变比和绕组连接组别都两台并列运行的双绕组变压器，变比和绕组连接组别都相同，只是额定容量和短路电压不同。已知相同，只是额定容量和短路电压不同。已知SNI=500kVA，ukI%=4；SNII=1000kVA，ukII%=4.5。试。试求当供给负载求当供给负载1500kVA时，每一台变压器各供多大负荷？时，每一台变压器各供多大负荷？ 10-6 变压器的并列运行变

43、压器的并列运行l绕组连接组别不同的变压器并列运行绕组连接组别不同的变压器并列运行 绕组连接组别不同的变压器并列运行时，绕组连接组别不同的变压器并列运行时，同名相电势间的相位差为同名相电势间的相位差为 30)(III NN II1NII1NkIII1NI1NkIIkII(1)1(1)k1b2sin2IUuIUuEZZEI 10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l绕组连接组别不同的变压器并列运行绕组连接组别不同的变压器并列运行 如果两台变压器的额定容量、额定电压和短路电压都如果两台变压器的额定容量、额定电压和短路电压都相同，则相同，则 NIkI1b2sinIuI 例如，当相位差例如，当相位差 = 30，短路电压，短路电压u*kI = 0.105时时 NNIkI1b465. 22sinIIuI 10-6 变压器的并列运行变压器的并列运行l绕组连接组别不同的变压器并列运行绕组连接组别不同的变压