[工学]第4章 三相变压器不对称运行及瞬变过程1.ppt

工学第4章 三相变压器不对称运行及瞬变过程1 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、三相不对称运行不对称不对称各相电流各相电流(或电压，电势或电压，电势)大大小关系小关系(不相等不相等)，或相位关系，或相位关系(不依不依次差次差120)ABC1.对称分量法对称分量法对称分量法对称分量法2.各序等效电路，叠加原理各序等效电路，叠加原理相相3.中点浮动问题中点浮动问题基本概念不对称运行产生的主要原因：外施电压不对称外施电压不对称。导致三相电流不对称。各相负载阻抗不对称各相负载阻抗不对称。三相电流不对称。不对称的三相电流流经变压器，次级电压也不对称。外施电压和负载阻抗均不对称外施电压和负载阻抗均不对称。其它:变压器内部不对称故障变压器内部不对称故障着重分析着重分析不对称运行的分析方法正序阻抗、负序阻抗及零序阻抗的物理概念及测量方法危害性三相变压器在Y，yn连接时相电压中点浮动的原因及其危害复数算子复数算子e j120e-j240=cos120+j sin120 2e j240e-j1203e j360e j01ABC定义：定义：复数算子复数算子 三相电压三相电压UaUa、UbUb、UcUc对称，只有对称，只有一个独立变量。一个独立变量。U Ub b=2 2 U Ua a U Uc c=U=Ua a.例：三相中的电例：三相中的电流流IaIa、IbIb、IcIc不对称不对称三相不对称系统三相不对称系统大小不一定相等，相位关系不固定大小不一定相等，相位关系不固定 Ia、Ib、Ic是三个独立变量是三个独立变量问题：如何简化分析？问题：如何简化分析？二、对称分量法把把不对称不对称的三相系统的三相系统分解为三个独立的对分解为三个独立的对称系统，称系统，即即正序系统正序系统、负序系统负序系统和和零序系统零序系统举例：Ua、Ub、Uc三相不对称下标“+”、“-”、“0”分别表示正序、负序和零序1、正序系统 Ua+、Ub+、Uc+性质：相序为性质：相序为a-b-ca-b-c 每相大小相等，彼此相位差每相大小相等，彼此相位差120120。A+B+C+2、负序系统Ua-、Ub-、Uc-性质：相序为性质：相序为a-c-ba-c-b每相大小相等，彼此相位差每相大小相等，彼此相位差120120。A-C-B-逆时针3、零序系统Ua0、Ub0、Uc0性质：每相大小相等性质：每相大小相等，同相位同相位。A0B0C0共同性质：三相大小相等，彼此之间相位差相等三相大小相等，彼此之间相位差相等例题1.设有一不对称三相电压2.将其分解为对称分量。显然，各相大小不等，相位差也不相同，为不对称电压。显然，各相大小不等，相位差也不相同，为不对称电压。表示为复数形式：分解为对称分量分解为对称分量：（1）正序、负序和零序都是对称系统。当求得各个对称分量后，将各相的三个分量叠加叠加便得到不对称运行情形。（2）对称分量法根据叠加原理，只适用于线性参数的电路中。（3）不同相序具有不同阻抗参数，电流流经电机和变压器具有不同物理性质。4、结论三、变压器的各序阻抗 电流流经变压器时，不同相序具有不同阻抗参数1、三相变压器的正序阻抗正序电流所遇到的阻抗正序电流所遇到的阻抗rk+xk+UA+-Ua+.IA+=-Ia+.2、三相变压器的负序阻抗负序电流所遇到的阻抗负序电流所遇到的阻抗rk-xk-UA-Ua-.IA-=-Ia-.具有与正序一样的性质具有与正序一样的性质 在异步电机和同步电机的情况与此不同！在异步电机和同步电机的情况与此不同！3、三相变压器的零序阻抗零序电流所遇到的阻抗零序电流所遇到的阻抗(1)零序电流在变压器绕组中的流通情况零序等效电路(2)零序磁通在变压器铁芯中流通路径零序激磁阻抗测量方法（1）零序电流在绕组中的流通零序电流能否流通与三相绕组的连接方式有关。Y接法中无法流通YN接法可以流通D接法线电流不能流通零序电流，但其闭合回路能为零序电流提供通路，如果另一方有零序电流，通过感应也会在D接法绕组中产生零序电流。Y，y；Y，d；D，y；D，d无零序电流YN，d和D，yn接法如YN、yn中有零序电流，d、D中也感应零序电流。YN，y和Y，yn接法当YN、yn中有零序电流，y、Y中也不会有零序电流。（2）零序等效电路（1）首先分析零序电流的来源；（2）确定一次、二次侧相、线中的零序电流情况；（3）分析对运行的影响。(a)YN，d接法的零序等效电路零零序序电电流流由由电电源源中中零零序序电电压压引引起起一次、二次侧均能流通零序电流，一次、二次侧均能流通零序电流，但是不能流向二次侧负载电路但是不能流向二次侧负载电路d连接是闭合绕组，等效电路连接是闭合绕组，等效电路的二次侧为短路的二次侧为短路YN，d接法的零序阻抗很小电源有较小的电源有较小的UA0，会引起较大的零序电流会引起较大的零序电流，导致变压器过热。应有保护措施监视中线电流保护措施监视中线电流。零序电流由于零序电流由于二次侧有中线电流引起的二次侧有中线电流引起的 零序阻抗不大，如中线电流不大，不会造成相电压严重不对称D，yn连接的变压器具有较好的单相负载能力。（b b）DD，ynyn接法的零序等效电路接法的零序等效电路不流入电源不流入电源零序电流由由电电源源零零序序电电压压产产生生（c）YN，y接法零序等效电路二次侧无零序电流，感应有零序二次侧无零序电流，感应有零序电势，表现为较大零序阻抗电势，表现为较大零序阻抗对运行的影响对运行的影响零序电流小，不会引起过热会引起二次侧相电压不对称二次侧线电压不受零序影响，常用在高压输电线路中。等效电路等效电路（d）Y，yn接法的零序等效电路零序电流由由二次侧有中线电流引起二次侧有中线电流引起一次侧无零序电流，但感应零序（相）电势，有较大零序阻抗。如果Z0较大，较小的中线电流会造成相电压较大的不对称。其不对称的程度还不对称的程度还与变压器的磁路有关与变压器的磁路有关。图图4-5小结绕组绕组连接连接零序电流来源零序电流来源影响影响应用中应用中YN,d电源零序电压UA0较小UA0引起较大的IA0需监测中性线电流D,yn负载不对称,产生Ia0不大的零序电流不会造成相电压严重不对称单相负载能力强YN,y电源零序电压UA0零序电流小常用于高压输电线路中Y,yn负载不对称,产生Ia0如Z0较大,则较小中线电流引起较大的电压不对称与磁路有关(3)零序磁通在铁芯中流通路径由于三相的零序电流在时间上同相位，产生的三相零序磁通及其感应的三相零序电势各相均同相位。零序磁通及其感应电势的大小与磁路系统有关。(a)三相磁路独立零序磁通路径与正序、负序磁路相同，磁阻较小，激磁阻抗较大Zm0=Zm=rm+jxm(b)三相磁路相关零序磁通只匝链各自绕组，以变压器油及油箱壁为回路，磁阻较大，零序激磁阻抗较小 Zm0 Zm Zm0*大约为0.31Zm*大约是20以上(4).零序激磁阻抗测量方法YN，d或D，yn接法：zk0zk 不计零序激磁阻抗Y，yn或YN，y接法：模拟施加三相零序电压Y，yn：把二次三个相绕组按首尾次序串联，接到单相电源，一次方开路。测量电压U、电流I和输入功率P，计算出零序激磁阻抗 Z0=U/3I；r0=P/3I2；x0=4-5 如何测量零序激磁电抗？4-4 Y,yn0不可以用于三相变压器组的原因思考题4-2 决定零序阻抗的因素有哪些？零序电流三相同相，它在绕组中的流通情况及其产生的零序磁通在铁芯中的流通情况与正序及负序不一致，因此遇到的零序阻抗也不同于正序阻抗。其大小决定于变压器绕组的连接方式变压器绕组的连接方式和铁心结构铁心结构。Y，y；Y，d；D，y；D，d连接无零序电流。YN，d；D，yn连接零序电流在双侧绕组内均可流通。YN，y；Y，yn连接零序电流只能在YN、yn侧流通。A 对三相组式变压器，各相磁路独立，零序磁通在铁心中闭合，磁阻小，激磁阻抗大。B 对三相芯式，各相磁路关联，零序磁通不能在铁心中闭合，磁阻大，激磁阻抗小。