电机学第三章中国电力出版社

1、 第三章 三相变压器及运行三相变压器及运行n 三相变压器的磁路n 三相变压器的连接组(重点)n 三相电势的波形分析n 变压器的并联运行(重点) 第一节 三相变压器的磁路一、各相磁路彼此独立各相磁路彼此独立n各相主磁通以各自铁芯作为磁路。铁芯独立，磁路不关联n各相磁路的磁阻相同，当三相绕组接对称的三相电压时，各相的激磁电流和磁通对称。由三台完全相同的单相变压器按三相连接方式连由三台完全相同的单相变压器按三相连接方式连接而成三相组成变压器接而成三相组成变压器二、各相磁路彼此相关各相磁路彼此相关n通过中间三个芯柱的磁通等于三相磁通的总和。n当外施电压为对称三相电压，三相磁通也对称，其总和A+B+c=

2、0，即在任意瞬间，中间芯柱磁通为零。n在结构上省去中间的芯柱三相三铁芯柱变压器三相三铁芯柱变压器n三相铁心互不独立 n三相磁路互相关联 n中间相的磁路较短，令外施电压为对称三相电压，三相激磁电流也不完全对称，中间相激磁电流较其中间相激磁电流较其余两相为小余两相为小。n与负载电流相比激磁电流很小，如负载对称，三相电流基本对称。中间相磁路短，磁阻小，激磁中间相磁路短，磁阻小，激磁电流较小电流较小 （F=R） 第二节 三相变压器的连接组一、三相变压器的绕组接法n用大写字母用大写字母A A、B B、C C表示高压表示高压绕组的首端，用绕组的首端，用X X、Y Y、Z Z表示表示高压绕组的末端，用小写字

3、母高压绕组的末端，用小写字母a a、b b、c c表示低压绕组的首端，表示低压绕组的首端，用用x x、y y、z z表示低压绕组的末表示低压绕组的末端端。n首端(头) A B C (高压边) a b c (低压边) 末端(尾) X Y Z (高压边) x y z (低压边)n不论是高压绕组或是低压绕组，标准规定只采用星形接法只采用星形接法Y Y或三或三角形接法角形接法D D。 星形接法星形接法n把三相绕组的三个末端连在一起，而把它们的首端引出n以字母Y表示顺时针方向：A超前超前B超前超前C各各120度度三角形接法三角形接法n把一相的末端和另一相的首端连接起来，顺序连接成一闭合电路n以字母D表示

4、。 两种连接顺序nAX-CZ-BYnAX-BY-CZ绕组接法表示Y，y 或 YN，y 或 Y，ynY，d 或 YN，d：D，y 或 D，yn，D，d。n高压绕组接法大写，低压绕组接法小写，字母N N、n n是星形接法的中点引出标志是星形接法的中点引出标志。二、连接组别及标准连接组 连接组：用来表示初级、次级（连接组：用来表示初级、次级（线线）电势相位关系）电势相位关系 的一种方法的一种方法n同极性端（同名端）两个正极性相同的对应端点同极性端（同名端）两个正极性相同的对应端点n单相变压器的组别连接组的时钟表示n三相变压器的组别三相变压器的组别n标准组别标准组别同极性端同极性端两个正极性相同的对应

5、端点两个正极性相同的对应端点n变压器的初级、次级绕组由同一磁通交链，在某一瞬间高压绕组的某一端为正电位，低压绕组上也必定有一个端点的电位也为正n在绕组旁边用符号表示n我们规定电势的正方向为首端指向末端同极性端相同首端相同首端标志n标有同极性端符号“”的一端作为首端n次级电势Eax与初级电势EAX同相位同极性端相异首端相异首端标志n把初级绕组标有“”号的一端作为首端，在次级绕组标有“.”号的一端作为末端，n次级电势Eax与初级电势EAX反相连接组的时钟表连接组的时钟表示示n 高压电势看作时钟的长针高压电势看作时钟的长针固定指固定指向时钟向时钟1212点点( (或或0 0点点) ) 低压电势看作时

6、钟的短针低压电势看作时钟的短针代表低代表低压电势的短针所指的时数作为绕组的组压电势的短针所指的时数作为绕组的组号号。（一）单相变压器的组别n同极性端相同首端标志：初级、次级电势相位差为零度，用时钟表示法为I，10。n同极性端相异首端标志：初级、次级电势相位差为180，用时钟表示法为I，16。nI，1表示初级、次级都是单相绕组，0和6表示组号。单相变压器的标准连接组单相变压器的标准连接组I，10。（二）三相变压器的组别n用初级、次级绕组的线电势相位差来表示用初级、次级绕组的线电势相位差来表示n与绕组的接法和绕组的标志方法有关Y，y连接1、Y，y0n同极性端相同首端标志n初级、次级相电势同相位，次

7、级侧线电势Eab与初级侧线电势EAB同相位。Y，y连接2、Y，y6n同极性端相异首端标志n次级侧线电势Eab与初级侧线电势EAB相位差180。Y，d连接1、Y，d11 Eab滞后EAB 330Y，d连接2、Y，d1 Eab滞后EAB 30标准组别n五种标准连接组：Y，yn0；Y，d11，YN，d11；YN，y0，Y、y0。nYN-高压侧的中点可以直接接地或通过阻抗接地n对不同的应用场合，使用不同的标准组别由连接组画接线图1.画出原方绕组的连接图2.画出原方电势相量三角形，标出AX,BY,CZ3.画出副方电势相量三角形，据连接组别，标出ax,by,cz4.在相量图中，同向绕组在同一铁芯柱上，注意

8、同名端5.连接副方绕组n例：有一三相变压器，其初、次级绕组的同极性端和初级端点的标志如图所示，试把该变压器接成连接组标号为Dy1.并画出它们的电动势相量图。（设相序为A、B、C相序）第三节 三相变压器绕组连接法及 其磁路系统对波形的影响绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响n由于磁路饱和，磁化电流是尖顶波。分解为基波分量和各奇次谐波（三次谐波最大）（三次谐波最大）。 问题问题在三相系统中，三次谐波电流在时间上同相位，是否存在与三相绕组的连接方法有关是否存在与三相绕组的连接方法有关。分析三次谐波电流不能流通所产生的影响。对三相变压器：三相的三次谐波电流在时间上同相位，它能否流通与三相绕组的连接方

9、法有关：结论：1）当三相变压器原边是YN，Di3有通路 i0尖顶波 m正弦波 相电势e2正弦波 无论副边是哪种接法，均可得到正弦电势 2）三相变压器的原边是Y接法I3不能流通 i0为正弦波 m平顶波 m1 m3e为尖顶波一、原边为YN或D接法二、原边为Y接法 1、Y，y接法 e=基波+三次谐波 畸变程度如何？ （1）Y，y组式变压器（各相磁路彼此独立）磁路独立 m3走铁心 磁阻小 m3磁通大 f3=3f1 E3=4.44f3N1m3较大 相电势严重畸变,最高振幅等于基波振幅与三次谐波振幅之和过电压危及绕组绝缘三相组式变不能接成Y,y接法（2）Y，y芯式变压器（各相磁路彼此相关）磁路相关m3走漏

10、磁路径 磁阻很大 m3磁通很小 E3=4.44f3N1m3较小 相电势接近正弦波 但考虑到变压器油箱壁过热SN1800KVA的芯式三相变可接成Y,y接法2、Y，d接法：原边Y接法：I3不能流通 i0为正弦波 m平顶波 m1 e11、e22 m3 e13、e23 去磁 短路 23 i23环流 23 去磁作用达到相对平衡 m3很小大容量变压器接成Y，d接法 三、Y，y连接附加一组D连接第三绕组（Y，D，y）n在铁芯柱另外安装一套另外安装一套第三绕组第三绕组，三角形连接，提，三角形连接，提供三次谐波电流通道供三次谐波电流通道小 结n磁路系统分为各各相磁路彼此独立的三相变压器组相磁路彼此独立的三相变压

11、器组和各相磁路彼此相关的三相铁芯式变压器各相磁路彼此相关的三相铁芯式变压器n初级绕组、次级绕组，可以接成星形，也可以接成三角形。初级、次级侧对应线电势(或电压)间的相位关系与绕组绕向、标志和三相绕组的连接方法有关。其相位差均为30的倍数，通常用时钟表用时钟表示法来表明其连接组别示法来表明其连接组别n不同磁路结构和不同连接方法的三相变压器，其不同磁路结构和不同连接方法的三相变压器，其激磁电流中的三次谐波分量流通情况不同激磁电流中的三次谐波分量流通情况不同nY Y或或D D型接法型接法在线电势中都不存在三次谐波在线电势中都不存在三次谐波。思考题n3-1 连接组的决定因素n3-3 组式变压器不能使用

12、Yy连接n3-4 大容量变压器不接成Yyn3-6 组式变压器Yy连接，线电势中无三次谐波与绕组的接法和绕组的标志方法有关三次谐波电势使相电势过高三次谐波磁通经过油箱壁产生漏磁损耗 第四节 变压器的并联运行变压器的并联运行变压器的并联运行n变压器并联运行的意义并联n应具备的条件条件n并联运行负载分配的实用计算公式公式变压器并联运行n将两台或多台变压器的一、二次绕组分别接在各自的公共母线上，同时对负载供电变压器并联运行的意义n(1)适应用电量的增加适应用电量的增加随着负载的发展，必须相应地增加变压器容量及台数。n(2)提高运行效率提高运行效率当负载随着季节或昼夜有较大的变化时、根据需要调节投入变压

13、器的台数。n(3)提高供电可靠性提高供电可靠性允许其中部分变压器由于检修或故障退出并联。理想的并联运行状态n空载时，各变压器的相应的次级电压必须相等且同相位内部不会产生环流内部不会产生环流n在有负载时，各变压器所分担的负载电流应该与它们的容量成正比例，各变压器均可同时达到满载状态使全部装置容量获得最大程度的应用使全部装置容量获得最大程度的应用n各变压器的负载电流都应同相位，则总的负载电流是各负载电流的代数和。当总的负载电流为一定值时。每台变压器的铜耗为最小，运行经济 每台变压器每台变压器所分担的负载电流均为最小所分担的负载电流均为最小n如何满足理想的并联运行条件：1、线电压变比相等原因：避免内

14、部出现环流，引起附加损耗2、连接组别相同原因：不同的连接组次级电压有相位差3、短路阻抗标幺值或短路电压标幺值相等目的：避免在并联变压器所构成的回路中产生环流目的：避免在并联变压器所构成的回路中产生环流 n如何满足理想的并联运行条件：1、线电压变比相等原因：避免内部出现环流，引起附加损耗2、连接组别相同原因：不同的连接组次级电压有相位差3、短路阻抗标幺值或短路电压标幺值相等负载电流与容量成正比例n各变压器应有相同的短路电压有相同的短路电压分析1。由于连接组相同，变比一致，可使用并联电路的分流计算方法2。假设各变压器同时达到满载，则kNNkIIIIkIIZIZIZIUkU22221*knkIIkI

15、knNnkIINIIkINIuuuZIZIZI各变压器的负载电流应同相位n要求各变压器短路电阻与短路电抗的比值相等。即要求阻抗电压降的有功分量和无功分量应分别相等*3*2*1*3*2*1.rnrrranaaaUUUUUUUU*k*kkrajxrjuuu并联运行负载分配计算公式n假设假设: :各变压器有相同的变比，但有不同的短各变压器有相同的变比，但有不同的短路电压路电压。大容量变压器一般有较大的短路电压。n各变压器的负载电流n总负载电流n负载电流分配关系式n输出功率分配关系式都是复数运算都是复数运算n假定:变压器的电流同相对每一相NNkNNkkUSuUIZZ2*111复数运算简化为代数运算复数运算简化为代数运算结论n各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与短路电压成反比比，与短路电压成反比。n如果各变压器的短路电压都相同，则变压器的负如果各变压器的短路电压都相同，则变压器的负载分配只与额定容量成正比载分配只与额定容量成正比。各变压器可同时达到满载，总的装置容量得到充