三相变压器接线及波形分析

1、三相变压器及运行三相变压器及运行l 三相变压器的磁路l 三相变压器的连接组l 三相电势的波形分析l 变压器的并联运行link三相变压器的磁路及连接组三相变压器的磁路及连接组磁路系统l各相磁路彼此独立l各相磁路彼此相关绕组接法l初级、次级绕组的连接方法l初级、次级绕组的线电势之间的相位一、一、各相磁路彼此独立l各相主磁通以各自铁芯作为磁路。铁芯独立，磁路不关联l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接而成三相组成变压器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二、二、各相磁路彼此相关l通过中间三个

2、芯柱的磁通等于三相磁通的总和。l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=0，即在任意瞬间，中间芯柱磁通为零。l在结构上省去中间的芯柱三相三铁芯柱变压器l三相铁心互不独立 l三相磁路互相关联 l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，中中间相激磁电流较其余两相为间相激磁电流较其余两相为小小。l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）三、三相变压器的绕组接法三、三相变压器的绕组接法l用大写字母用大写字母A A、B B、C C表示高压绕表示高压绕组的首端

3、，用组的首端，用X X、Y Y、Z Z表示高压表示高压绕组的末端，用小写字母绕组的末端，用小写字母a a、b b、c c表示低压绕组的首端，用表示低压绕组的首端，用x x、y y、z z表示低压绕组的末端表示低压绕组的末端。l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)l不论是高压绕组或是低压绕组，标准规定只采只采用星形接法用星形接法Y Y或三角形接或三角形接法法D D。 星形接法l把三相绕组的三个末端连在一起，而把它们的首端引出l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l把一相的末端和另一

4、相的首端连接起来，顺序连接成一闭合电路l以字母D表示。 两种连接顺序lAX-CZ-BYlAX-BY-CZ绕组接法表示绕组接法表示Y，y 或 YN，y 或 Y，ynY，d 或 YN，d：D，y 或 D，yn，D，d。l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。四、连接组别四、连接组别 表示初级、次级（表示初级、次级（线线）电势相位关系）电势相位关系l同极性端两个正极性相同的对应端点同极性端两个正极性相同的对应端点l单相变压器的组别连接组的时钟表示l三相变压器的组别三相变压器的组别l标准组别标准组别同极性端两个正极性相同的对应端点l变压

5、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l在绕组旁边用符号表示同极性端同极性端相同首端标志标志l标有同极性端符号“”的一端作为首端l次级电势Eax与初级电势EAX同相位同极性端同极性端相异首端标志标志l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，l次级电势Eax与初级电势EAX反相连接组的时钟表示l 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向时钟固定指向时钟1212点点( (或或0 0点点) ) 低压电势看作时钟的短针低压电势看作时钟的短针代表低压电势的短代表低压电势的短针所指的时数作为

6、绕组的组号针所指的时数作为绕组的组号。l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。l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。lI，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。三相变压器的组别三相变压器的组别l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l与绕组的接法和绕组的标志方法有关Y，y连接连接1、Y，y0l同极性端相同首端标志l初级、次级相电势同相位，次级侧线电势Eab与初级侧线电势EAB同相位。Y，y连接连接2、Y，y6l同极性端相异首

7、端标志l次级侧线电势Eab与初级侧线电势EAB相位差180。Y，d连接连接1、Y，d11 Eab滞后EAB 330Y，d连接连接2、Y，d1 Eab滞后EAB 30标准组别标准组别l五种标准连接组：Y，yn0；Y，d11，YN，d11；YN，y0，Y、y0。lYN-高压侧的中点可以直接接地或通过阻抗接地l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，注意同名端5.连接副方绕组绕组连接法及其磁路系统对绕组

8、连接法及其磁路系统对电势波形的影响电势波形的影响l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。一、三相变压器组一、三相变压器组Y，y连接连接l初级为Y连接，激磁电流激磁电流中所必需中所必需的三次谐波电流三次谐波电流分量不能流通分量不能流通磁化电磁化电流正弦形流正弦形l磁通波近似于平顶波l在各次谐波磁通中以三次谐波各次谐波磁通中以三次谐波磁通幅度最大磁通幅度最大l三次谐波磁通与基波磁通有相同磁路

9、，其磁阻较小，三次谐三次谐波电势相当大波电势相当大。其振幅可达基波振幅的50一60。l导致电势波形严重畸变电势波形严重畸变。所产生的过电压有可能危害线圈绝缘。33344. 4mNfE：相电势中存在三次谐波电势，则线电势的波形如何线电势的波形如何？二、三相铁芯式二、三相铁芯式Y，y连接连接l三次谐波电流不能流通以及有三次谐波磁通存在三次谐波电流不能流通以及有三次谐波磁通存在磁路特点磁路特点：三相铁芯式变压器的三相磁路彼此相关，各相的三次谐波磁通在时间上是同相位三次谐波磁通的路径铁芯周围的油、油箱壁和部分铁轭特点：磁阻较大，三次谐波磁通及其三次谐波电势很小三次谐波磁通及其三次谐波电势很小磁通接近正

10、弦，相电势接近于正弦波形三相铁芯式变压器可以接成三相铁芯式变压器可以接成Y Y，y y三次谐波磁通经过油箱壁，在其中感应电势，产三次谐波磁通经过油箱壁，在其中感应电势，产生损耗生损耗，会引起油箱壁局部过热容量限制在1800kVA以下三、三相变压器三、三相变压器YN，y连接连接l原边接通三相交流电源后，3次谐波电流均可在原绕组畅通。l在磁路饱和的情况下 ，铁心中的磁通和绕组中的感应电势仍呈(或接近)正弦形，不论是线电势，相电势，不论是原边，还是副边电势，其波形均呈正弦形。四、三相变压器四、三相变压器Y，d连接连接l次级侧次级侧三角形接法：对三次谐波电势短路，在三角形在三角形电路中产生的三次谐波电

11、流（电路中产生的三次谐波电流（环流环流）。该环流（供给环流（供给励磁电流中所需的励磁电流中所需的3 3次谐波电流分量）对原有的三次谐次谐波电流分量）对原有的三次谐波磁通起去磁作用波磁通起去磁作用，三次谐波电势被削弱，量值是很小的。相电势波形接近正弦波形。l由初级侧提供了磁化电流的基波分量，由次级侧提供了磁化电流的三次谐波分量。l在高压线路中的大容量变压器需接成在高压线路中的大容量变压器需接成Y Y，d d基波电势形成环流？基波电势形成环流？五、五、三相变压器三相变压器D，y连接连接l3次谐波电流可流通，磁通呈正弦形，从而每相电势接近正弦波。分析点分析点：一次侧相电流中是否有三次谐波电流？磁通中

12、有无三次谐波一次侧线电流、相电势与线电势中有无三次谐波二次侧电势、电流中是否存在三次谐波六、六、Y，y连接附加一组连接附加一组D连接第三绕连接第三绕组（组（Y，D，y）l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小结结l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器组和各各相磁路彼此相关的三相铁芯式变压器相磁路彼此相关的三相铁芯式变压器l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

13、，通常用时钟表示法来表明其用时钟表示法来表明其连接组别连接组别l不同磁路结构和不同连接方法的三相变压器，其激磁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电流中的三次谐波分量流通情况不同lY 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。思考题思考题l3-1 连接组的决定因素l3-3 组式变压器不能使用Yy连接l3-4 大容量变压器不接成Yyl3-6 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作业作业l习题3-1，3-2注：画在同一列上，表示绕

14、组绕在相同的铁芯柱上，即有相同的主磁通及其变化。变压器的并联运行l变压器并联运行的意义并联l应具备的条件条件l并联运行负载分配的实用计算公式公式变压器并联运行变压器并联运行l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变压器并联运行的意义l(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。l(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器的台数。l(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。理想的并联运行条件理想的并联运行条件l内部不会产生

15、环流内部不会产生环流空载时，各变压器的相应的次级电压必须相等且同相位。l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。l每台变压器所分担的负载电流均为最小每台变压器所分担的负载电流均为最小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。次级电压必须相等且同相位次级电压必须相等且同相位l1.并联连接的各变压器必须有相同的电压等级并联连接的各变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的连接组且属于相同的连接组。不同连

16、接组变压器不能并联运行。l2.各变压器都应有相同的线电压变比各变压器都应有相同的线电压变比。 实用上所并联的各变压器的变比间的差值应限制在0.5以内。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 负载电流与容量成正比例负载电流与容量成正比例l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*knkIIkIknNnkIINIIkINIuuuZIZIZI各变压器的负载电流应同相位各变压器的负载电流应同相位l要求各变压器

17、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并联运行负载分配计算公式l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。l各变压器的负载电流l总负载电流l负载电流分配关系式l输出功率分配关系式都是复数运算都是复数运算l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结论l各变压器的负载分配与该变压器的额定

18、容量成各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与短路电压成反比正比，与短路电压成反比。l如果各变压器的短路电压都相同，则变压器的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负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分利用。*:knNnkIINIIkINInIIIuSuSuSSSSl一般电力变压器的uk*大约在0.050.105范围内，容量大的变压器uk*也较大。l如果uk*不等，则不等，则uk*较小的那台变压器将先达到满载较小的那台变压器将先达到满载。 (SSN):(SSN)=(1/UK*) : (1/UK*) 当UK*UK*时，SSINSSN说明变压器先满载l实用：为使总容量能够得到利用，要求并联运行的各变压器的容量接近，最大容量与最小容量之比不超出3:1；短路电压接近，差值不超过10。实际上实际上例题例题两台变压器并联运行变压器额定容量（kVA）额定电压(V)在高压侧进行短路试验连接组别线电压(V)线电流(A)三相功率(W)A10006300/40015636Yd11B32006300/40043628050000Yd1额定电压时的空载损耗为1570