自耦变压器课件.ppt

第六节第六节 自耦变压器的工作原理与运行自耦变压器的工作原理与运行 一、自耦变压器的工作原理一、自耦变压器的工作原理 自耦自耦变压器由两个器由两个绕组串串联组成一次成一次绕组bd，匝数，匝数为N1，其，其中一部分中一部分绕组又作又作为变压器的二次器的二次绕组cd，匝数，匝数为N2，称，称为“公共公共绕组”，，为一二次一二次侧所共有属于一次所共有属于一次绕组且与公共且与公共绕组串串联的的绕组bc，匝数，匝数为N1- -N2，称，称为“串串联绕组”   a) 等效电路等效电路          b) 结构结构1．自耦变压器的容量关系．自耦变压器的容量关系  ——电压及电流关系电压及电流关系 1)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k12  2) 电流关系电流关系 电路关系：电路关系： 磁路耦合关系：磁路耦合关系： b) 一次（或串一次（或串联绕组））电流与二次流与二次电流之流之间的关系的关系为：： c) 公共公共绕组电流与二次流与二次电流之流之间的关系的关系为：： 根据以上电路和磁势关系可得根据以上电路和磁势关系可得 a) 公共公共绕组电流与一次（或串流与一次（或串联绕组））电流之流之间的关系的关系为：： 1．自耦变压器的容量关系．自耦变压器的容量关系 ——额定容量和标准容量额定容量和标准容量 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 由由电路电路传递传递由由磁路磁路传递传递——电流相量电流相量 的共轭相量。

的共轭相量 自耦自耦变压器的器的额定容量定容量(额定通定通过容量容量)：： 公共绕组的容量公共绕组的容量(标准容量：即通过电磁感应传输的最大功率标准容量：即通过电磁感应传输的最大功率) 串联绕组的容量为串联绕组的容量为 可见串联绕组的容量与公共绕组的容量相等可见串联绕组的容量与公共绕组的容量相等 2．自耦变压器的效益系数．自耦变压器的效益系数 标准容量与准容量与额定容量之比，称定容量之比，称为自耦自耦变压器的效益系数器的效益系数Kb，即，即 1) Sa =Kb SN< SN ，即，即自耦自耦变压器与同容量的普通器与同容量的普通变压器相比，器相比，有有较小的小的绕组容量，因此所用容量，因此所用铁心材料省，尺寸小，重量心材料省，尺寸小，重量轻，，造价造价较低，极限制造容量大，具有低，极限制造容量大，具有较好的好的经济效益 2)电压比比k12越小，越小，Kb越小，越小，绕组容量越小，采用自耦容量越小，采用自耦变压器器经济效益越效益越显著为保保证自耦自耦变压器的器的经济效益，效益， 应使其使其变比比k12≤3 (显然显然Kb <1)3．自耦变压器的过电压．自耦变压器的过电压 问题的提出的提出: :高高压与中与中压绕组有有电路的直接路的直接连接，当高接，当高压侧发生生过电压时，它可以通，它可以通过串串联绕组进入公共入公共绕组和中和中压系系统，当，当中中压侧发生生过电压时，它可以，它可以进入串入串联绕组和高和高压系系统。

1)为使其使其绝缘免遭免遭损坏，自耦坏，自耦变压器高器高压和中和中压侧出口端都出口端都必必须装装设避雷器避雷器进行保行保护避雷器必避雷器必须装装设在自耦在自耦变压器和器和连接自耦接自耦变压器的隔离开关之器的隔离开关之间，当自耦，当自耦变压器某器某侧断开断开时，，该侧避雷器仍与自耦避雷器仍与自耦变压器保持器保持连接 严禁装严禁装QSk12越大，越大，过电压倍数越大，例如倍数越大，例如220/110kV自耦变的中压侧的自耦变的中压侧的过电压倍数为过电压倍数为2.64，过电压值为，过电压值为                                          2)自耦自耦变压器的中性点器的中性点必必须直接接地或直接接地或经小小电抗接地抗接地，以避，以避免高免高压侧电网网发生生单相接地相接地时，在非接地相的中，在非接地相的中压绕组出出现过电压中性点不接地，当高中性点不接地，当高压电网网发生生a相接地相接地时中性点中性点发生偏移，非接地的生偏移，非接地的b、、c相中相中压侧相相电压为 自耦变压器的高压和中压电压等级必须是自耦变压器的高压和中压电压等级必须是500kV 、、330kV、、220kV和和110kV中之一。

中之一 4．三绕组自耦变压器．三绕组自耦变压器 原因：与普通星原因：与普通星—星联结变压器相同，双绕组自耦变压器由星联结变压器相同，双绕组自耦变压器由于铁心饱和使主磁通呈平顶波形，绕组的感应电动势呈现尖于铁心饱和使主磁通呈平顶波形，绕组的感应电动势呈现尖顶波形，含有三次谐波电动势使电压畸变顶波形，含有三次谐波电动势使电压畸变 第三绕组的第三绕组的作用：作用：1) 消除三次消除三次谐波；波；2) 减小自耦减小自耦变压器的零序阻抗；器的零序阻抗；3) 单独供独供电，用来，用来连接接发电机、机、调相机或引接相机或引接发电厂厂用厂厂用备用用电源等 自耦自耦变压器一般器一般还增增设一个接成三角形的第三一个接成三角形的第三绕组，它与串，它与串联绕组和公共和公共绕组之之间只有只有电磁磁联系第三第三绕组的的电压：：                          一般一般为6 ~ 35kV第三第三绕组的容量：的容量：1) 如果如果仅用来消除三次用来消除三次谐波，其容量一般波，其容量一般为标准容量的准容量的1/3左左右右(为满足低足低压侧短路短路时的的热稳定和定和电动力力稳定的要求，容量定的要求，容量不能太小不能太小)。

2) 如果如果还用来用来连接接发电机、机、调相机或引接相机或引接发电厂厂用厂厂用备用用电源等，其容量最大等于自耦源等，其容量最大等于自耦变压器的器的标准容量 第三绕组可以为三角形，也可以为星形第三绕组可以为三角形，也可以为星形 三绕组三绕组为为全星形全星形的变压器，的变压器，一定一定是是自耦变二、自耦变压器的运行方式二、自耦变压器的运行方式 ｛｛运行方式运行方式自耦运行方式自耦运行方式(第三绕组空载第三绕组空载)联合运行方式联合运行方式(三个绕组均有功率通过，情况复杂三个绕组均有功率通过，情况复杂)最典型的联合运行方式有以下两种方式：最典型的联合运行方式有以下两种方式： 1．运行方式一．运行方式一 高高压侧同同时向中向中压和低和低压侧（或中（或中压和低和低压侧同同时向高向高压侧））传输功率(1) 串联绕组串联绕组1) 电流电流由由 取电压为参考量得取电压为参考量得 低压侧功率为低压侧功率为 归算到高压侧的电流为归算到高压侧的电流为 2) 功率功率 当中、低压侧功率因数相等时，有 (2) 公共绕组公共绕组1) 电流电流由磁势平衡得由磁势平衡得 公共绕组中的电流为公共绕组中的电流为 2) 功率功率 当中、低压侧功率因数相等时，有当中、低压侧功率因数相等时，有 显然然Ss>Sc，串，串联绕组负荷荷较大，最大大，最大传输功率受到串功率受到串联绕组容容量的限制，运行中量的限制，运行中应注意注意监视串串联绕组负荷。

荷 2．运行方式二．运行方式二 中中压侧同同时向高向高压和低和低压侧（或高（或高压和低和低压侧同同时向中向中压侧））传输功率 (1) 串联绕组串联绕组1) 电流电流2) 功率功率(2) 公共绕组公共绕组1) 电流电流由磁势平衡可以求出由磁势平衡可以求出 公共绕组中的电流为公共绕组中的电流为 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 显然然Sc > Ss，公共，公共绕组负荷荷较大，最大大，最大传输功率受到公共功率受到公共绕组容量的限制，运行中容量的限制，运行中应注意注意监视公共公共绕组负荷在此运行方式荷在此运行方式下运行下运行时，自耦，自耦变压器的容量不能得到充分利用器的容量不能得到充分利用 3. 低低压侧同同时向高向高压和中和中压侧传输功率或相反功率或相反        限制条件限制条件为低低压绕组容量，通容量，通过容量最大容量最大为标准容量，准容量，这时自耦自耦变压器的效益最低器的效益最低 2) 功率功率 •(1) 变压器并列运行的优点变压器并列运行的优点•1) 提高供电可靠性：提高供电可靠性：•2) 可满足经济运行的需要：可满足经济运行的需要：•(2) 变压器的理想并列运行条件为变压器的理想并列运行条件为•1) 电压比相等；电压比相等； •2) 额定短路电压相等；额定短路电压相等； •3) 绕组连接组别相同。

绕组连接组别相同第八节第八节 变压器的并列运行变压器的并列运行备备注注•1. 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•两台变压器的电压比的几何均值为两台变压器的电压比的几何均值为•如图所示，一次绕组也相应的出现平衡电流，近似为如图所示，一次绕组也相应的出现平衡电流，近似为 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第八节第八节 变压器的并列运行变压器的并列运行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•二次绕组的平衡电流为二次绕组的平衡电流为•采用短路电压近似计算时采用短路电压近似计算时•式中式中第八节第八节 变压器的并列运行变压器的并列运行•如果 •令•则•当变压器带负荷运行时，平衡电流叠加在负荷电流上，使当变压器带负荷运行时，平衡电流叠加在负荷电流上，使一台变压器的负荷增大，另一台变压器的负荷减轻，负荷一台变压器的负荷增大，另一台变压器的负荷减轻，负荷增大的变压器可能过负荷，所以，增大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%第八节第八节 变压器的并列运行变压器的并列运行• 【例1】两台并列运行的变压器，额定容量均为10000kVA，短路电压都为uk(%)=10.5，绕组连接组别都相同。

电压比分别为110/10.5kV和110/11kV试求它们并列运行时的平衡电流？•解第八节第八节 变压器的并列运行变压器的并列运行• 因高压侧的额定电压相同，故•两台变压器的二次侧额定电流分别为524.86A和549.857A，可见平衡电流的影响达20% 第八节第八节 变压器的并列运行变压器的并列运行•2.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k台变压器的阻抗为•n台并列运行的变压器的总阻抗为•由并联电路电压相等得：•n台并列运行的变压器的总负荷电流： 第八节第八节 变压器的并列运行变压器的并列运行•第k台变压器的电流为•第k台变压器的负荷为第八节第八节 变压器的并列运行变压器的并列运行•n台并列运行的变压器的总负荷容量为:•n=2时，变压器分配的负荷为：•负荷分配与短路电压成反比，即短路电压小的变压器承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担的负荷大，短路电压大的变压器承担的负荷小•一般规定短路电压之差不超过一般规定短路电压之差不超过10%第八节第八节 变压器的并列运行变压器的并列运行•【例2】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SNI=500kVA，ukI(%)=4；SNII=1000kVA，ukII(%)=4.5试求当供给负载1500kVA时，每一台变压器各供多大负荷？•解第八节第八节 变压器的并列运行变压器的并列运行备注第八节第八节 变压器的并列运行变压器的并列运行•3.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，同名相电势间的相位差为 •NⅠ、NⅡ—— 两台变压器的联结组号•同名相电动势差为•产生的平衡电流归算到一次侧为•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•例如，当相位差  = 30°，短路电压u*kI = 0.105时 第八节第八节 变压器的并列运行变压器的并列运行备注。