电力变压器试验规范.pptx

15 九月 2022电机学 第三章 变压器13-5 3-5 变压器参数测量变压器的参数有励磁参数和短路参数，只有已知参数，才能运用前面所介绍的基本方程式、等值电路或相量图求解各量。对制造好的变压器，其参数可通过实验测得。一、空载试验二、短路试验三、短路电压第1页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器2一、空载实验目的：通过测量空载电流和一、二次电压及空载功率来计算变比、空载电流百分数、铁损和励磁阻抗。第2页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器3说明二次侧开路，一次侧加额定电压。测量电压U1、空载电流I0、输入功率P0和开路电压U20。因变压器空载时无功率输出，所以输入的功率全部消耗在变压器的内部，为铁芯损耗和空载铜耗之和。pFeI02R1，故可忽略空载铜耗，认为P0pFe=I02Rm空载电流I I0 0很小第3页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器4要求及分析：1 1）低压侧加电压，高压侧开路；为了便于测量和安全，空载实验一般在低压绕组上加电压U UN N，高压绕组开路。为何是一条曲线？第4页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器53 3）空载电流和空载功率必须是额定电压时的值，并以此求取励磁参数；4 4）若要得到高压侧参数，须折算；注:测得的值为归算到低压侧的值,如需归算到高压侧时参数应乘k k2 2 Z Zm m与饱和程度有关,电压越高,磁路越饱和，Z Zm m越小,所以应以额定电压下测读的数据计算励磁参数.k k：高压侧对低压侧的变比第5页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器65）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；第6页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器7第7页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器8第8页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器9第9页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器10二、短路实验目的：通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计算变压器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。第10页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器11要求及分析1 1）高压侧加电压，低压侧短路；由于变压器短路阻抗很小，如果在额定电压下短路，则短路电流可达（9.59.52020）I IN N，将损坏变压器，所以做短路试验时，外施电压必须很低，通常为（0.050.050.150.15）U UN N，以限制短路电流。得到的参数为高压侧参数第11页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器12短路阻抗Z Zk k是常数直线抛物线3 3）由于外加电压很小，主磁通很少，铁损耗很少，忽略铁损，认为 。第12页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器134 4）参数计算对T T型等效电路：5 5）记录实验室的室温；第13页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器146 6）温度折算：电阻应换算到基准工作温度时的数值。7 7）若要得到低压侧参数，须折算；试验时的室温T T0 0=234.5=234.5短路试验时电压加在高压侧，测出的参数是折算到高压侧的数值，如需要求低压侧的参数应除以k k2 2。k k：高压侧对低压侧的变比第14页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器158 8）对三相变压器，各公式中的电压、电流和功率均为相值；第15页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器16三、短路电压标在铭牌上的参数短路电压，短路阻抗Zk75与一次侧额定电流I1N的乘积。短路电压也称为阻抗电压。通常用它与一次侧额定电压的比值来表示第16页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器17阻抗电压用额定电压百分比表示时有:上式表明，阻抗电压就是变压器短路并且短路电流达额定值时所一次侧所加电压与一次侧额定电压的比值，所以称为短路电压。第17页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器18短路电压的大小直接反映短路阻抗的大小，而短路阻抗又直接影响变压器的运行性能。从正常运行角度看，希望它小些，这样可使漏阻抗压降小些，副边电压随负载波动小些；但从限制短路电流角度，希望它大些，变压器发生短路时，相应的短路电流就小些。第18页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器19第19页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器20第20页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器213-6 标么值在电力工程中，对电压、电流、阻抗和功率等物理量的计算，常常采用其标么值。先选定一个物理量的同单位某一数值作为基准值（简称基值）然后取该物理量的实际值与该基准值相比所得的比值即称为该物理量的标么值，即一、定义 标幺值在其原符号右上角加“*”“*”号表示。基值采用下标“b”b”。实际值：有名值第21页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器22二、基值的确定1.基值的选取是任意的，通常以额定值为基准值。2.各侧的物理量以各自侧的额定值为基准；1.线值以额定线值为基准值，相值以额定相值为基准值；2.单相值以额定单相值为基准值，三相值以额定三相值为基准值；例如：变压器一、二次侧：S S1b1b=S=S2b2b=S=SN N、U U1b1b=U=U1N1N、U U2b2b=U=U2N2N三相变压器基值：S Sb b=S=SN N=3U=3UN NI IN N=3U=3UN NI IN N第22页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器23注意：存在有相互关系的四个物理量（U、I、Z、S）中，所选基值的个数并不是任意的，当某两个物理量的基值已被确定，其余物理量的基值跟着确定。例如单相变压器，选定一次侧的额定电压U1N和额定电流I1N作为电压和电流的基值：一次侧阻抗的基值即：Z1b=Z1N=U1N/I1N一次侧功率的基值即：S1b=S1N=U1NI1N第23页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器243.3.U U和E E的基准值为U UB B；R R、X X、Z Z的基准值为Z ZB B；P P、Q Q和S S的基准值为S SB B。4.4.系统（如电力系统）装有多台变压器（电机），选择某一特定的S Sb b作为整个系统的功率基值。系统中各变压器标幺值均换算到以S Sb b作为功率基值时的标幺值。5.5.百分值=标么值100%100%第24页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器25三、变压器一、二次侧相电压、相电流、漏阻抗的标幺值漏阻抗的标幺值：第25页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器26四、应用标幺值的优缺点额定值的标幺值等于1。采用标幺值时，不论变压器的容量大小，变压器的参数和性能指标总在一定的范围内，便于分析和比较。如电力变压器的短路阻抗标幺值zk*=0.030.10，如果求出的短路阻抗标幺值不在此范围内，就应核查一下是否存在计算或设计错误。例如 p138 I0*、zk*的范围1 1、应用标幺值的优点第26页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器27采用标幺值时，原、副边各物理量不需进行折算，便于计算。n如副边电压向原边折算，采用标幺值：注意基值选择，应选一次侧基值采用标幺值能直观地表示变压器的运行情况。u如已知一台运行着的变压器端电压和电流为35kV35kV、20A20A，从这些实际数据上判断不出什么问题，但如果已知它的标幺值为U Uk k*=1.0*=1.0、I Ik k*=0.6*=0.6，说明这台变压器欠载运行。第27页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器28相电压和线电压标幺值恒相等，相电流和线电流标幺值恒相等；某些意义不同的物理量标么值相等第28页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器29采用标幺值时，变压器的短路阻抗标幺值与额定电流下的短路电压标幺值相等，即有：短路阻抗电压的电阻分量短路阻抗电压的电抗分量短路阻抗电压第29页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器302、缺点标么值没有单位，物理意义不明确。第30页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器31第31页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器32第32页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器33第33页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器343-7 3-7 变压器的运行特性电压变化程度由于变压器内部存在着电阻和漏抗，负载时产生电阻压降和漏抗压降，导致次级侧电压随负载电流变化而变化。电压变化率定义：一次侧加50Hz额定电压、二次空载电压与带负载后在某功率因数下的二次电压之差，与二次额定电压的比值。一、电压变化率用副边量表示用原边量表示k第34页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器35电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一,它大小反映了供电电压的稳定性。第35页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器36根据简化等值电路的相量图推导出电压变化率的公式=I=I1 1/I/I1N1N=I=I2 2/I/I2N2N=I=I1 1*=I=I2 2*变压器的负载系数P忽略励磁电流时：b=ac+cb=ac+db第36页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器37 分析 U U公式1 1、电压调整率随着负载电流的增加而正比增大。I I2 22 2、电压调整率与负载的性质有关。3、与漏阻抗值有关a a、2 2=0=0:coscos 2 2=1=1；sinsin 2 2=0=0 电阻性负载 I I2 2 U U很小Rk*Xk*b b、2 20:cos0:cos 2 200；sinsin 2 20 0 纯电阻电感性负载RRk k*coscos 2 200，X Xk k*sinsin 2 20 0 U0U0，说明：1 1）负载后U U2 2UU2020=U=U2N2N；2 2）随着I I2 2 U U，U U2 2。第37页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器38c c、2 20:cos00；sinsin 2 20 00，X Xk k*sinsin 2 200；R Rk k*coscos 2 2XXk k*sinsin 2 2,U0,UUU2020=U=U2N2N；2)2)随着I I2 2 U0,UU0,U2 2。1.001.0超前滞后图 变压器的外特性第38页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器39n由外特性图，负载功率因数性质不同，对主磁通的影响不同，变压器的端电压变化亦不同。u纯电阻负载，端电压变化较小；u感性负载时主磁通呈去磁作用，为了维持不变，必须使原边电流增加，同时短路阻抗压降也增加，其结果造成副边电压下降；u容性负载对主磁通呈增磁作用，为了维持不变，必须减小原边电流，除了补偿短路阻抗压降外，其余部分使副边电压增高。1.001.0第39页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器40负载大小=I=I1 1I I1N1N=I=I2 2I I2N2N漏阻抗R Rk k，X Xk k负载性质 2 2，容性负载UU0 0，感性负载UU0 0即：输出端电压可能超过额定电压小节第40页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器41 变压器外特性的引申内容变压器运行，二次侧电压随负载变化而变化，如果电压变化范围太大，则给用户带来很大的影响。为了保证二次侧电压在一定范围内变化，必须进行电压调整。通常在变压器的高压绕组上设有抽头(分接头)，用以调节高压绕组的匝数(调节变化)，调节二次侧电压。第41页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器421、损耗变压器运行中有两种损耗：铜耗pCu；铁耗pFe（每一类包括基本损耗和杂散损耗）p pCuCu：指电流流过绕组时所产生的直流电阻损耗基本铜耗:一次绕组铜耗p pcu1cu1=I=I1 12 2R R1 1；二次绕组铜耗p pcu2cu2=I=I2 22 2R R2 2附加损耗:因集肤效应引起的损耗以及漏磁场在结构部件中引起的涡流损耗等铜损耗大小与负载电流平方成正比，故也称为可变损耗。二、效率pcu I2第42页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器43基本铁耗p pFeFe:磁滞损耗和涡流损耗。附加损耗:由铁心叠片间绝缘损伤引起的局部涡流损耗、主磁通在结构部件中引起的涡流损耗等。铁损耗与外加电压(B(Bm m)大小有关，U U1 1一般不变，称为不变损耗。p19p19p20 p20 铁耗公式第43页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器44变压器功率平衡及损耗示意图p pcu1cu1p pcu2cu2p pFeFep pcu1cu1p pFeFeP1P2p pcu2cu2Pem第44页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器452、效率的定义n效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。n效率大小反映变压器运行的经济性能的好坏，是表征变压器运行性能的重要指标之一。一般小型变压器的效率9595 大型变压器的效率高达9999第45页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器46假定：3、间接法求效率第46页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器47变压器效率的大小与负载的大小、功率因数及变压器本身参数有关。效率特性：在功率因数一定时，变压器的效率与负载电流之间的关系=f(),称为变压器的效率特性。轻载负载较大第47页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器48当铜损耗=铁损耗(可变损耗=不变损耗)时,变压器效率最大：或u为了提高变压器的运行效益，设计时应使变压器的铁耗小些。u变压器长期工作在额定电压下，但不可能长期满载运行，为了提高运行效率,设计时取m m=0.4=0.40.60.6P P0 0/P/PkNkN=3=36 6；我国新S S9 9系列配电变压器p pkNkN/P/P0 0=6=67.57.5第48页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器49第49页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器50第50页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器51第51页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器52 单相变压器要点1.变压器基本工作原理2.变压器的额定值3.变压器磁路中的主、漏磁通4.铁心饱和时的励磁电流成分5.电势平衡、磁势平衡、功率平衡6.变压器的电抗参数（分析时和磁通对应）7.变压器的主要性能指标（电压变化率和效率）8.标幺值第52页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器533-8 三相变压器磁路、联结组、电动势波形一、三相变压器磁路系统1、组式磁路变压器特点：三相磁路彼此无关联，各相的励磁电流在数值上完全相等第53页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器54组式应用三相组式变压器优点是：对特大容量的变压器制造容易，备用量小。但其铁芯用料多，占地面积大，只适用于超高压、特大容量的场合。第54页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器552、心式磁路变压器特点：三相磁路彼此有关联，磁路长度不等，当外加三相对称电压时，三相磁通对称，三相磁通之和等于零。在结构上省去中间的芯柱第55页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器56心式应用节省材料，体积小，效率高，维护方便。大、中、小容量的变压器广泛用于电力系统中。第56页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器57二、联接组别（一）联结法绕组标记绕组名称绕组名称 单相变压器单相变压器 三相变压器三相变压器 中性点中性点 首端首端 末端末端首端首端 末端末端高压绕组高压绕组AXA、B、CX、Y、ZN低压绕组低压绕组axa、b、c x、y、zn第57页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器58绕组名称绕组名称单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器中性点中性点首端首端末端末端首端首端末端末端高压绕组高压绕组U1U1U2U2U1U1、V2V2、W1W1U2U2、V2V2、W2W2N N低压绕组低压绕组u1u1u2u2u1u1、v1v1、w1w1u2u2、v2v2、w2w2n n或者有的记法绕组标记第58页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器59两种三相绕组接线:星形联结、三角形联结1、星形联结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三个末端连接在一起形成中性点，如果将中性点引出，就形成了三相四线制了，表示为YN或yn。顺时针方向：A A超前B B超前C C各120120第59页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器602、三角形联结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。两种接法：AX-BY-CZAX-BY-CZAX-CZ-BYAX-CZ-BY第60页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器61绕组接法表示YY，y y 或 YNYN，y y 或 Y Y，ynynYY，d d 或 YNYN，d dDD，y y 或 D D，ynynDD，d dn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。第61页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器62（二）联结组变压器的同一相高、低压绕组都是绕在同一铁芯柱上，并被同一主磁通链绕，当主磁通交变时，在高、低压绕组中感应的电势之间存在一定的极性关系。1 1、高低压绕组中电势的相位同名端决于绕组的绕制方向第62页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器632、同名端在任一瞬间，高压绕组的某一端的电位为正时，低压绕组也有一端的电位为正，这两个绕组间同极性的一端称为同名端，记作“”。第63页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器64一、二次绕组的同极性端同标志时，一、二次绕组的电动势同相位。一、二次绕组的同极性端异标志时，一、二次绕组的电动势反相位。第64页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器653、时钟表示法高压绕组线电势长针，永远指向“12”点钟低压绕组线电势短针，根据高、低压绕组线电势之间的相位指向不同的钟点。第65页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器66例如 单相变压器uI,II,I表示初级、次级都是单相绕组u0 0和6 6表示联结组号。u单相变压器的标准连接组I,I0I,I0第66页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器67（三）、三相变压器的连接组别联结组别：反映三相变压器连接方式及一、二次线电动势（或线电压）的相位关系。三相变压器的连接组别不仅与绕组的绕向和首末端标志有关，而且还与三相绕组的连接方式有关。理论和实践证明，无论采用怎样的连接方式，一、二次侧线电动势（电压）的相位差总是30的整数倍。第67页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器68根据三相变压器绕组联结方式（Y或y、D或d）画出高、低压绕组接线图；在接线图上标出相电势和线电势的假定正方向；画出高压绕组电势相量图，根据单相变压器判断同一相的相电势方法，将A、a重合，再画出低压绕组的电势相量图（画相量图时应注意三相量按顺相序画）；根据高、低压绕组线电势相位差，确定联结组别的标号。确定三相变压器联结组别的步骤第68页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器69CBA1、Yy0CBAX、Y、Zabcx、y、zABab第69页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器702、Yy6180第70页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器713、Yy4注意abcabc顺序错过一个铁心柱120第71页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器72Yy总结Yy联结的三相变压器，共有Yy0、Yy4、Yy8、Yy6、Yy10、Yy2六种联结组别，标号为偶数。若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可以得到Yy4Yy4、Yy8Yy8连接组别。若异名端在对应端，可得到Yy6Yy6、Yy10Yy10和Yy2Yy2连接组别。我国标准规定生产：Yyn0Yyn0、YNy0YNy0、Yy0Yy0第72页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器73cab4、Yd130第73页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器745、Yd5ACBc xz ba y150abX、Y、Z第74页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器756、Yd11330ACBc xb za y abX、Y、Z第75页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器76Yd联结组别总结：Yd联结的三相变压器，共有Yd1、Yd5、Yd9、Yd7、Yd11、Yd3六种联结组别，标号为奇数。若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可以得到Y,d3Y,d3、Y,d7Y,d7连接组别。若异名端在对应端，可得到Y Y，d5d5、Y,d9Y,d9和Y,d11Y,d11连接组别。我国标准规定生产：Yd11Yd11、YNd11YNd11第76页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器77例1 1：将变压器接成联接组标号Dy1Dy1，并画电动势相量图ABCXYZ初级接AXAXCZCZBYBY联结初级接AXAXBYBYCZCZ联结第77页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器78ABCXYZ例1 1：将变压器接成联接组标号Dy1Dy1，并画电动势相量图 a.初级接AX-CZ-BY联结b.画出高压侧电势相量，并标上AX，CZ，BYA(Y)B(Z)C(X)ABABBY第78页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器79c.c.画出低压侧电势相量，并使 abab滞后E EABAB3030，同时画出 axax，byby，czcz。(相序原则顺时针a-b-c)a-b-c)d.d.由相量图知：axax与 AXAX同向，表明次级axax绕组与初级AXAX绕组在同一铁心柱上，且a a与A A为同极性端。同理byby与BYBY同相；czcz与CZCZ同相。A(Y)abcB(Z)C(X)ABAB abab30e.e.将次级x,y,zx,y,z连在一起，接成Y Y形。AXaxbyczaxAXx、y、z第79页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器80例2 2 将变压器接成联接组标号为Dy1,Dy1,画电动势相量图 a.a.初级接AX-BY-CZAX-BY-CZ联结ABCXYZb.b.画初级电势相量，并标上AXAX，BYBY，CZCZABA(Z)A(Z)B(X)B(X)C(Y)C(Y)ABAX第80页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器81c.c.画出初级电势相量，使 abab滞后 ABAB3030，同时画 axax，byby，czcz。(相序顺时针a-b-c)a-b-c)d.d.由相量图知：AXAX与 byby反向，表明次级AXAX绕组与初级byby绕组在同一铁心柱上，且A A与y y为同极性端。同理BYBY与czcz反相；CZCZ与axax反相e.e.将次级x,y,zx,y,z连在一起，接成Y Y形A(Z)A(Z)B(X)B(X)C(Y)C(Y)ABAXabc AXAX与 byby反向AXaxbyczZCBYx、y、z第81页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器82例3 3 变压器绕组如图，画出电动势相量图，判断联接组别cabzxy1 1）画出一次绕组的相量图2)2)判断相位关系3)3)依据相序的原则，画二次绕组相量图，并判断联接组标号。D,y11 D,y11XYZABCAa(Y)B(Z)C(X)ABabAXBYbcBY与ax反向x、y、z330第82页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器83练习:变压器绕组如图，画电动势相量图，判断联接组标号ax与BY同相by与CZ同相cz与AX同相 Y,d3zxycabXYZABCA aBCXYZc xb zyEABEab第83页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器84 用相量图判定变压器的连接组别时应注意：1.绕组的极性只表示绕组的绕法，与绕组的首、末端标志无关；2.高、低压绕组的相电动势均从首端指向末端，线电动势由A指向B；3.同一铁心柱上的绕组，首端为同极性时相电动势相位相同，首端为异极性时相电动势相位相反。第84页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器85所有Yy第85页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器86所有Yd第86页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器87标准联结组别为了避免制造和使用上的混乱，国家标准规定对单相双绕组电力变压器只有II0联结组别一种。对三相双绕组电力变压器规定只有Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0和Yy0五种。第87页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器88标准组别的应用Yyn0三相四线制配电系统中，供电给动力和照明的混合负载；Yd11低压高于0.4kV的线路中；YNd11110kV以上的中性点需接地的高压线路中；YNy0原边需接地的系统中；Yy0供电给三相动力负载的线路中。最常用第88页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器89三相变压器的绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响分析单相变压器空载，由于磁路饱和，磁化电流是尖顶波。分解为基波分量和三次谐波（其他奇次谐波忽略）。n在三相变压器中，各相励磁电流中的3 3次谐波可表示为：同幅值、同相位i i03A 03A=I=I03m03msin3wtsin3wti i03B 03B=I=I03m03msin3(wt-120sin3(wt-1200 0)=I)=I03m03msin3wtsin3wti i03C 03C=I=I03m03msin3(wt+120sin3(wt+1200 0)=I)=I03m03msin3wtsin3wt第89页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器90问题1 1在三相系统中，各相三次谐波电流在时间上同相位，是否流通？在三相变压器中，由于一次侧三相绕组的连接方法不同，空载电流中的3次谐波分量不一定能流通，这使主磁通与相电势波形畸变；并且这种畸变的程度不仅与绕组的连接方式有关，还与三相变压器的磁路系统有关。第90页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器91i0有无i03，看电路连接中有无i03通路绕组连接方式YN、D有i i0303通路i i0 0为尖顶波磁路饱和，主磁通为正弦波i i1 1i i3 3i i5 5i i3 3影响最大电动势e e1 1为正弦波 Y无i i0303通路i i0 0为正弦波磁路饱和，主磁通为平顶波1 13 35 53 3影响最大能不能在磁路中流通？第91页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器92第92页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器93问题2 2在三相系统中，三次谐波磁通在时间上同相位，是否流通？三次谐波磁通流通受磁路结构限制。三相组式变压器3可以在铁心中流过平顶波借助油和油箱壁等形成回路，磁阻大，3很小，基本为正弦波。三相心式变压器3不能在铁心中流过第93页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器94一、三相变压器Y，y连接一次侧Y Y无中性线，三次谐波电流无法流通i i0 0接近于正弦波0 0平顶波？磁路结构第94页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器95三相组式变压器，各磁路独立，3可以在铁心中存在，所以为平顶波，感应电动势e 为尖顶波，其中的三次谐波幅值可达基波幅值的45%60%，使相电动势的最大值升高很多，可能击穿绕组绝缘。1 1、三相变压器组第95页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器96n三相组式变压器不采用Y，y连接。n三相线电势中 3互相抵消，线电势为正弦波。第96页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器972、三相心式变压器各磁路彼此联系，3A、3B、3C三相同大小、同相位，不能沿铁心闭合，借油、油壁箱等闭合，磁阻大，3小，故E3小，相电势、线电势波性接近于正弦波。三相心式变压器允许采用Yy联结。容量大于1600kVA时，不宜采用心式Yy连接。3 3次谐波磁通经过油箱壁等钢制构件时，感应电动势，产生涡流杂散损耗，引起油箱壁局部过热。第97页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器98二、三相变压器YNYN，y y连接有中线，i i0303可以流过。i i0 0为尖顶波磁通为正弦波感应电动势 e 也为正弦波。第98页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器99三、YynYyn连接的三相变压器使相电动势波形得到改善。但是由于负载的影响，产生i23不能很大，所以相电动势波形不能得到很好改善，这种情况基本与Y，y连接一样，只适用于容量较小的三相心式变压器，而组式变压器仍然不采用。二次侧 yn 接线，负载时可以为3次谐波提供通路。第99页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器100四、必须接成Y，y联接的大容量变压器对于采用三相变压器组的大容量变压器，如果一、二次侧又必须接成Y，y联接，可在铁芯柱上另外安装一套第三绕组，把它接成三角形，以提供3次谐波电流通道改善电动势波形。如果需要第三绕组供给负载，就将其端点引出，这种变压器实为三绕组变压器。第100页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器101五、三相变压器组DyDy、YdYd连接各相绕组中i i0 0是尖顶波线电流中没有3 3次谐波电流，但在绕组内部3 3次谐波电流可以流通，i i0303可流通。及e e均为正弦波第101页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器102i0总非正弦0接近正弦 e正弦。二次侧三次谐波电流i i0303可流通一次侧正弦i i0 0 结论：实际三相变压器，总希望有一侧为，保证相电势接近于正弦波。三相变压器组或三相心式变压器都适用。第102页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器1033.9 3.9 变压器并联运行变压器的并联运行是指将两台或两台以上的变压器的原、副绕组同一标号的出线端连在一起接到母线上的运行方式。负载母线母线电源I IIIII图 两台变压器并联运行接线图第103页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器104一、变压器并联运行的意义(1)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。(2)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。(3)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。第104页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器105二、理想的并联运行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。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。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。第105页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器106三、理想并联运行的条件1.各台变压器的U1N、U2N应分别相等，即变比相同。2.各台变压器的联结组标号应相同。（必须严格保证）3.各台变压器的短路阻抗Zk*（短路电压）要相等。例：DyDy1111，Yd1Yd11 1联结组标号相同，联结法不同，能并联运行。若联结组标号不同：如分别为2 2、5 5，不能并联运行，会产生环流。第106页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器1071、变比不等时并联运行 变比不等的两台变压器并联运行时，二次空载电压不等。折算到二次侧的等效电路如图。Z ZKIKI、Z ZKIIKII为折算至二次侧的短路阻抗由等效电路列方程式：第107页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器108环流：大小相等，方向相反负载电流，与短路阻抗成反比分配第108页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器109与负载大小无关。空载时，两台变压器内部也会出现环流，增大了空载损耗。变压器的短路阻抗zk、zk很小，即使开路电压差很小，也会引起较大的环流。环流未通过负载，却占用了变压器的容量，影响变压器出力和效率。所以应把环流限制在一定范围内，一般要求环流不超过额定电流的10%，则变比之差不超过1%。第109页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器110第110页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器1112 2、联结组别不同时的变压器并联运行两台联结组别分别为Yy0和Yd11的变压器，它们并联运行时二次侧相量图如图，二次侧线电势相等，但相位互差30，二次侧回路存在电压差为：3030IIIIU U2 2I IU U2 2 U U2 2图3-38 Yy03-38 Yy0和Yd11Yd11两变压器并联时二次侧电压相量一、二次侧线电压的相位不同第111页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器112由于短路阻抗很小，假设zk*=zk*=0.05，产生的环流为（变比k相等）：可见，环流是额定电流的好几倍，非常大，这是决不允许的所以变压器并联运行时，联结组别一定要相同。第112页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器1133 3、短路阻抗标幺值不等时的并联运行假设并联运行的变压器变比相等、联结组号相同第113页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器114在电流相位相同的情况下，各台变压器所分担的负载大小与其短路阻抗标么值成反比。短路阻抗标幺值大的变压器负担的负载电流标幺值小。短路阻抗标幺值小的变压器负担的负载电流标幺值大。如果短路阻抗的标幺值相等，则各变压器同时达到满载。如果不相等，则短路阻抗标么值小的变压器先达到满载。理想的负载分配，按变压器的容量大小分担负载，应使各台变压器的负载系数相等，要求短路阻抗标值相等。第114页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器115总结实际并联运行时，变压器的联结组号必须相同变比偏差要严格控制短路阻抗的标幺值不要相差太大，要使负载电流同相，阻抗角应相等，允许有一定的差别。第115页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器116四、推广到n台变压器并联（假定变比、组号相同）总负载电流：第116页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器117变压器负载电流、功率分配关系：复数运算麻烦利用取绝对值两边乘以第117页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器118第118页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器119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。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。各变压器可同时达到满载，总的装置容量得到充分利用。第119页/共168页15 九月 2022电机学 第三章 变压器120例1 1：有两台额定电压相同的变压器并联运行,其额定容量分别为 ，短路阻抗为 ,.不计阻抗角的差别,试计算(1)两台变压器电压比相差0.5%时的空载环流;(2)若一台变压器为Y,y0联接,另一台为Y,d11联结,问并联时的空载环流.解:以一台变压器的额定容量作为基值，在电压比相差不大时,可以证明，以第一台变压器的额定电流作为基值时，环流的标幺值 为 式中,k为平均电压比,，为电压比差的标幺值，第120页/共168页