《三相变压器》ppt课件.ppt

1,第四章 三相变压器,2,第四章 三相变压器,第一节 三相变压器的磁路系统 第二节 三相变压器的电路系统——绕组的 联结方式和联结组 第三节 三相变压器绕组联结方式及磁路系 统对电动势波形的影响 第四节 变压器的并联运行,3,电力系统中用得最多的是三相变压器 当三相变压器的一、二次绕组以一定的接法联接，带上三相对称负载，一次绕组接对称的三相电源时，其工作在对称情况，此时各相电压、电流大小相等，相位相差1200，因此可取三相中任意一相进行分析计算，也即将三相问题简化为单相问题 单相变压器的分析方法和结论适用于三相电路概述,4,本章就三相变压器的几个特殊问题，即三相变压器的磁路系统、三相变压器的联结组别和感应电势波形等进行讨论，在此基础上简单分析变压器的并联运行、不对称运行、突然短路及变压器空载合闸等问题概述,5,第一节 三相变压器的磁路系统,两种形式： 三相组式变压器或三相变压器组——由三台单相变压器组合而成 心式变压器——三柱式铁心变压器6,1.三相组式变压器的磁路系统 把三立的单相变压器的绕组按一定方式作三相联接，构成一台三相变压器图4-1 三相组式变压器铁心结构,第一节 三相变压器的磁路系统,7,大亚湾核电站主变,8,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,X,Y,Z,,,,,,,,,,1.三相组式变压器的磁路系统,第一节 三相变压器的磁路系统,9,特点：各相磁路彼此独立，各不相关，各相主磁通以各自的铁心构成回路。

若在三相绕组接三相对称电源，三相主磁通对称，三相空载电流也对称1.三相组式变压器的磁路系统,第一节 三相变压器的磁路系统,10,2.三相心式变压器磁路系统,第一节 三相变压器的磁路系统,11,三峡电站1号主变,12,（a）三个单相铁心合并成 (b) 去掉中间心柱 (c) 三相心式铁心 图4－2 三相心式变压器的磁路系统,2.三相心式变压器磁路系统,特点是：各相磁路彼此相关，每相磁通必须通过另外两相才能构成闭合回路第一节 三相变压器的磁路系统,13,由磁通的路径可知：B相磁阻小，三相磁阻不相等,优点：耗材少、价格便宜、占地少、维护简单2.三相心式变压器磁路系统,第一节 三相变压器的磁路系统,14,三相心式变压器三相空载电流略有不同但因为电力变压器空载电流标幺值很小，所以这种不对称对变压器负载运行的影响很小，一般忽略不计 大型和超大型变压器，为了制造和运输方便，并减少电站的备用容量，常采用三相组式变压器 无论是三相组式变压器还是心式变压器，各相基波磁通通过的路径都是铁心磁路，遇到的磁阻很小第一节 三相变压器的磁路系统,15,第二节 三相变压器的电路系统 —绕组的联结方式和联结组,1.绕组端点的标志与极性,高压绕组的某一端头电位为正时，低压绕组必有一个端头电位也为正，这两个具有相同极性的对应端头称为同极性端（或同名端），用符号“· ”表示。

16,同极性端判断,将恒定直流电流同时从原副绕组的两个端点通入，若他们在铁心中产生的同向,则为同极性端，反之则为异极性端同极性端定义: 同一铁心上的两个绕组若原绕组的某端点为正电位,副绕组必有一端点同为正电位→同名端，用·表示第二节 三相变压器的电路系统 —绕组的联结方式和联结组,17,注意：绕组的极性只决定于绕组的绕向，与绕组首尾端的标志无关规定绕组电动势的正方向为从首端指向末端当同一铁心柱上一、二次绕组首端的极性相同时，其电动势相位相同，当首端极性不同时，一、二次绕组电动势相位相反绕组的极性,第二节 三相变压器的电路系统 —绕组的联结方式和联结组,18,2.单相变压器的联接组,表示：时钟表示法，电动势正方向为首端指向末端 单相变压器高、低压绕组感应电势关系： 首端为同极性端，则二者相电动势同相位； 首端为异极性端，则二者相电动势相位相反变压器的联结组：把原副边绕组的联结法及原副边之间的相位关系用符号表示出来19,图4－4 单相变压器高、低压绕组相电势之间的相位关系,20,时钟法表示：联接组表示绕组联接方式，时钟钟点数表示二者之间的相位关系 单相变压器联接组：I，I 钟点数确定：高压绕组相电势看作时钟长针，低压绕组相电势看作时钟短针，令代表高压绕组电势的长针指向时钟盘面的12点，则代表低压绕组电势的短针所指的钟点数即为绕组的联结组别号。

2.单相变压器的联接组,21,2.单相变压器的联接组,单相变压器的联接组II-0或I/I-12,说明: 表示从A点→X点的电势,找出 与 的相位关系；,判断A的同极性端为a结论：单相变压器的标准联结组为II0（I/I-12）A,X,a,x,,,,,II0,,22,I/I-6,2.单相变压器的联接组,23,形(分两种联接顺序),A B C,Y形接法如果把中点引出来，用YN表示3.三相变压器的电路系统,三相变压器绕组联结方式：星形接法和三角形接法24,图4－5 三相变压器绕组连接与相电势之间的相位关系,25,4.三相变压器的联接组,联接组和联接组标号 三相变压器的联接组标号是用副边线电动势与原边线电动势的相位差来决定 联接组标号与原、副边三相绕组的联接方法、绕组的绕向和绕组的首末端的标法有关 确定三相变压器的联接组号需通过画相量位形图来判别26,判断原副边绕组对应线电动势之间的相位关系 三相变压器联结组： 原副边绕组连接法—星形，三角形 原副边绕组对应线电动势之间的相位关系的组别号原副边绕组联结法不同，相位关系不一样，总是相差30°的整数倍表示方法：时钟法4.三相变压器的联接组,27,（1）Y，y0联接组,,4.三相变压器的联接组,在接线图上标出各相电动势相量；,画出原绕组电动势相量位形图；,根据同一铁心柱上原、副绕组感应电动势的相位关系， 画出副边绕组电动势位形图。

将“a”点与“A”点重合，使相位关系更直观；,比较原、副绕组线电动势 与 的相位关系，根据钟点法确定联接组别28,（2）Y，y6（Y-Y6）联接组,,,（a）Y，y6联接组接线图 (b) 相量图 图4－7 Y，y6联接组,4.三相变压器的联接组,29,（3）Y，d11（Y /△ -11）联接组,（a）Y，d11联接组接线图 （b） 相量图 图4－8 Y，d11联接组,4.三相变压器的联接组,30,,,,,,,,A a,x y z,b,B,X Y Z,C,Y/Y-4,,1200,,c,4.三相变压器的联接组,31,,,,,,,,,,,,,,,,,,A B C,X Y Z,,,,a b c,x y z,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,B,X Y Z,C,A,,,b,c,,300,,Y/-1,,a,4.三相变压器的联接组,32,,,,,,,,,,,,,,,,,A B C,X Y Z,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,a b c,x y z,,A Z,B,C Y,X,a y,,x c,,b z,, /-10,,3000,4.三相变压器的联接组,33,对变压器绕组联接组别的几点认识： 绕组标志（同名端或首末端）改变时，联接组号也改变； Y，y联接的变压器联接组号均为偶数，Y，d联接的变压器联接组号均为奇数； D，d联接可得到与Y，y联接相同的组号，同样，D，y联接也可得到与Y，d联接相同的组号。

4.三相变压器的联接组,34,电力变压器的五种联接组： Y，d11联接组：用于低压侧电压超过400V，高压侧电压在35kV以下，容量5600kV·A以下的场合 YN，d11联接组：用在高压侧需要中性点接地，电压一般在35～110kV以上的场合 Y，yn0联接组：用在低压侧为400V的配电变压器中，供给三相负载和单相照明负载，高压侧电压不超过35kV，容量不超过1800kV·A YN，y0联接组：用于高压侧中性点需要接地的场合 Y，y0联接组：用在只供三相动力负载的场合 最常用的联接方式是Y，y0和Y，d11两种4.三相变压器的联接组,35,第三节 三相变压器绕组联结方式及磁路系统对电势波形的影响,三相系统中，三相的三次谐波电流幅值相等，相位相同 ，即有：,单相变压器中，外施电压为正弦波时，电势e和主磁通为正弦波形，由于铁心饱和的影响，励磁电流i0为尖顶波36,结论： 不饱和时，正弦的Φ由正弦im产生； 饱和时，正弦的Φ由尖顶的im产生如果im仍为正弦，则Φ是平顶波； 平顶的Φ中含有较大的3次谐波磁通，如果不加以抑制，将产生含有3磁谐波的感应电势37,第三节 三相变压器绕组联结方式及磁路系统对电势波形的影响,磁通中的三次谐波磁通大小相等，相位相同； 变压器的空载电流波形与三相绕组的联接法（星形或三角形联接）有关； 铁心中磁通的波形与磁路的结构形式（组式或心式变压器）有关。

38,Y，y联结的组式变压器电势波形,一次绕组励磁电流中三次谐波电流无法流通，励磁电流近似为正弦波 磁路饱和时，主磁通是平顶波，平顶波磁通波形中除了基波磁通外，还含有三次等谐波磁通Y，y联结组式变压器磁路特点：各相磁路独立，三次谐波磁通和基波磁通一样，沿主磁路闭合，磁路对三次谐波的磁阻小，三次谐波磁通较大，所以主磁通为平顶波39,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,X,Y,Z,,,,,,,,,,40,原边加对称三相电源→i1，由于原边为Y/Y联接,三次电流无法通过， 正弦. →,Y，y联结的组式变压器电势波形,41,图4－10正弦波电流产生的主磁通及电动势波形,42,三次谐波磁通在变压器一、二次绕组感应三次谐波电势，谐波频率为基波频率的三倍 ，所以三次谐波电势较大，可达到基波电势的45-60％ Yy联结组式变压器相电势波形严重畸变，其所产生的尖峰电压可能危害绕组的绝缘1.Y，y联结的组式变压器电势波形,结论：电力系统中不允许Yy联结的组式变压器43,2.Y，y联结的心式变压器电势波形,一次励磁电流近似为正弦波，三相磁路彼此相关，各相的三次谐波磁通不能沿主磁路闭合，只能借助油、油箱壁等形成闭合回路，该磁路磁阻大，使三次谐波磁通大大削弱，三相心式变压器中主磁通波形接近正弦波，从而相电势波形也接近正弦波。

三相心式变压器可以采用Y，y联结方式44,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,三相心式变压器中三次谐波磁通的路径,三次谐波磁通在变压器油箱壁等构件中引起三倍频率的涡流损耗，使变压器局部发热和损耗增加，所以容量大于1800kV·A的变压器不采用Y，y联结方式2.Y，y联结的心式变压器电势波形,45,3.Y，d联结和D，y联结变压器的电势波形,原边Y→原边电流中无i3→原边电流i正弦→平顶,相电势有三次谐波 →副边内有三次谐波环流i3 →原边无相应的三次谐波电流与之平衡，副边三次电流呈激磁作用，产生 ，对原有的三次谐波磁通起去磁作用，消弱了 ,使e13减小，故相电势近似正弦波A,B,C,,,,,,,,,,,,,,,,a,b,c,,,,46,Y，d联结变压器相电势中的三次谐波分量会不会减小至0?,外加U 正弦→iL正弦 →,,,削弱,,3.Y，d联结和D，y联结变压器的电势波形,47,原边电流中无三次谐波，iL正弦，但三次谐波激磁电流i3沿内部产生环流，所以，各相绕组空载电流仍为尖顶波，i0尖顶正弦，e呈正弦a,b,c,,,,,,,,A,B,C,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.Y，d联结和D，y联结变压器的电势波形,48,结论：三相变压器的一、二次绕组中只要有一侧接成三角形，就能保证感应电势波形接近正弦波。