三相变压器的不对称运行复习课程.ppt

第五章第五章 三相三相(sn xin)变压器的不变压器的不对称运行对称运行 三相变压器运行时，三相变压器运行时，三相负载不平衡三相负载不平衡变压器二次侧带了单变压器二次侧带了单相负载（如单相电炉或电焊机）相负载（如单相电炉或电焊机）单相断电检修，另两相继续供电单相断电检修，另两相继续供电 不对称短路等都会引起变压器不对称运行。当三相负载电流不对不对称短路等都会引起变压器不对称运行。当三相负载电流不对称时，变压器内部阻抗压降也不对称，造成二次侧三相电压不对称。称时，变压器内部阻抗压降也不对称，造成二次侧三相电压不对称。本章先介绍分析不对称运行的基本方法本章先介绍分析不对称运行的基本方法(fngf)对称分量对称分量法；分析各相序阻抗的物理概念；然后分析三相变压器法；分析各相序阻抗的物理概念；然后分析三相变压器Y,yn连接带连接带单相负载的运行情况。单相负载的运行情况。第一页，共12页。第一节第一节 对称对称(duchn)分量法分量法定义：对称分量法是把实际不对称的三相定义：对称分量法是把实际不对称的三相(sn xin)系统，分解系统，分解成正序、负序和零序三组对称的三相成正序、负序和零序三组对称的三相(sn xin)系统。系统。已知对称的三相已知对称的三相(sn xin)正正序系统、负序系统、零序系统，序系统、负序系统、零序系统，表示不对称三相表示不对称三相(sn xin)系系统。统。特点：特点：大小相等，相位彼此相差大小相等，相位彼此相差120，UVWUVW相序。相序。特点：特点：大小相等，相位彼此相差大小相等，相位彼此相差120，UWUWV相序。相序。特点：特点：大小相等，相位相同大小相等，相位相同。以以三相不对称电压为例，得出公式一：三相不对称电压为例，得出公式一：第二页，共12页。若引入复数算子若引入复数算子，那么每一个对称三相系统。只需有一相为，那么每一个对称三相系统。只需有一相为独立变量，另外两相则也可以独立变量，另外两相则也可以(ky)表示出来。表示出来。代入代入已知不对称已知不对称(duchn)的三相系的三相系统，来表示对称统，来表示对称(duchn)的三的三相正序、负序和零序系统。相正序、负序和零序系统。以上的分析均以电压为例，但同样以上的分析均以电压为例，但同样(tngyng)适用于其他物理适用于其他物理量。量。第三页，共12页。第二节第二节 各相序阻抗各相序阻抗(zkng)和等值电和等值电路路 变压器中流过三相不对称电流，采用对称变压器中流过三相不对称电流，采用对称分量法，把三相不对称电流分解成三相正序电分量法，把三相不对称电流分解成三相正序电流、三相负序电流和三相零序电流。流、三相负序电流和三相零序电流。当不同相序电流流过变压器三相绕组时，当不同相序电流流过变压器三相绕组时，变压器内部磁场分布情况变压器内部磁场分布情况(qngkung)不同，对不同，对应的阻抗也应的阻抗也不同，它们的等值电路也不同。不同，它们的等值电路也不同。第四页，共12页。一、正序阻抗一、正序阻抗(zkng)、负序阻抗、负序阻抗(zkng)及其等值电路及其等值电路正序电流流经变压器绕组时，呈现正序电流流经变压器绕组时，呈现(chngxin)的阻抗称为正序阻的阻抗称为正序阻抗。抗。负序电流负序电流(dinli)流经变压器绕组时，呈现的阻抗称为负序阻抗。流经变压器绕组时，呈现的阻抗称为负序阻抗。变压器是静止设备，产生的磁场及内部电磁过程变压器是静止设备，产生的磁场及内部电磁过程与电流的相序无关。与电流的相序无关。二、零序阻抗及其等值电路二、零序阻抗及其等值电路零序电流流经变压器绕组时，呈现的阻抗称为零序阻抗。零序电流流经变压器绕组时，呈现的阻抗称为零序阻抗。零序电流三相同大小、同相位，它的流通情况与绕组的连接方零序电流三相同大小、同相位，它的流通情况与绕组的连接方式有关，而零序磁通大小又受磁路结构的影响，相应的零序励式有关，而零序磁通大小又受磁路结构的影响，相应的零序励磁阻抗磁阻抗Zm0是不同的。是不同的。零序阻抗零序阻抗Z0 的大小既与绕组的连接方式有关，又与磁路结构有的大小既与绕组的连接方式有关，又与磁路结构有关，对应的零序等值电路应为关，对应的零序等值电路应为T型等值电路。型等值电路。第五页，共12页。1、绕组连接方式的影响、绕组连接方式的影响绕组的连接方式决定了零序电流的流通绕组的连接方式决定了零序电流的流通(litng)情况情况Y连接：零序电流不能流通。因此连接：零序电流不能流通。因此(ync)在在零序等值电路中零序等值电路中Y接法一侧的电路应是断开的。接法一侧的电路应是断开的。YN连接：零序电流连接：零序电流(dinli)能沿中线流通。因此零序等值电路的能沿中线流通。因此零序等值电路的YN一侧应为通路。一侧应为通路。d连接连接：零序电流在三角形内部流通，零序电动势与零序电流产生：零序电流在三角形内部流通，零序电动势与零序电流产生的压降相平衡，因此在零序等值电路的的压降相平衡，因此在零序等值电路的d连接一侧，相当于连接一侧，相当于内部短内部短路路，但从，但从外部外部看进去，应是看进去，应是开路开路。第六页，共12页。2、磁路结构、磁路结构(jigu)的影响的影响1）三相组式变压器：各相磁路独立，三相同相位的零序磁通，可沿各自）三相组式变压器：各相磁路独立，三相同相位的零序磁通，可沿各自的铁心闭合，因此零序励磁的铁心闭合，因此零序励磁(l c)阻抗与对称运行时一样，即阻抗与对称运行时一样，即2）三相心式变压器：各相磁路互相关联，三相零序磁通不能沿铁心形成）三相心式变压器：各相磁路互相关联，三相零序磁通不能沿铁心形成(xngchng)闭合回路，只能像三次谐波磁通一样，沿油及油箱壁闭合，磁阻闭合回路，只能像三次谐波磁通一样，沿油及油箱壁闭合，磁阻大，所以零序磁通减小，对应零序励磁阻抗大，所以零序磁通减小，对应零序励磁阻抗Zm0很小，即很小，即3、零序阻抗的测定、零序阻抗的测定测量测量Y,yn接法三相变压器接法三相变压器 的方法：把二次侧的方法：把二次侧三个绕组首尾串联接到单相电源上，以模拟三个绕组首尾串联接到单相电源上，以模拟零序电流和零序磁通的流通情况，一次侧开零序电流和零序磁通的流通情况，一次侧开路。路。则从二次侧看的零序阻抗为则从二次侧看的零序阻抗为:第七页，共12页。第三节第三节 三相三相(sn xin)变压器变压器Y,yn连接连接时的单相运行时的单相运行一、一二次侧电流一、一二次侧电流(dinli)1）二次侧三相电流不对称）二次侧三相电流不对称(duchn)：应用对称分量法求出二次侧应用对称分量法求出二次侧U相中的三个对称电流分量为：相中的三个对称电流分量为：V、W二相中的各序电流分量为：二相中的各序电流分量为：第八页，共12页。2）忽略励磁）忽略励磁(l c)电流，一次侧电流，一次侧Y连接，相电流中只有正序分量和负序连接，相电流中只有正序分量和负序分量，无零序分量。有：分量，无零序分量。有：结论：二次侧三相电流不对结论：二次侧三相电流不对称称(duchn)，导致一次侧，导致一次侧三相电流也不对称三相电流也不对称(duchn)。二、单相二、单相(dn xin)负载电流的计算负载电流的计算利用各相序的等值电路，可得：利用各相序的等值电路，可得：忽略绕组的漏阻抗，可得：忽略绕组的漏阻抗，可得：Y,yn连接的变压器单相负载电流的大小与零序励磁连接的变压器单相负载电流的大小与零序励磁阻抗阻抗Zm0的大小有关的大小有关!第九页，共12页。1、三相组式变压器：、三相组式变压器：Zm0 Zm，即使即使(jsh)负载阻抗负载阻抗ZL=0（单相（单相短路），短路电流仅为励磁电流的短路），短路电流仅为励磁电流的3倍：倍：由此可见，该种变压器带单相负载时，不能向负载提供所需的电由此可见，该种变压器带单相负载时，不能向负载提供所需的电流流(dinli)和功率，即没有带单相负载的能力。和功率，即没有带单相负载的能力。2、三相心式变压器：、三相心式变压器：Zm0 很小，负载电流的大小很小，负载电流的大小(dxio)主要由负主要由负载阻抗载阻抗ZL 的大小的大小(dxio)来决定，所以该种结构的变压器，可以带单来决定，所以该种结构的变压器，可以带单相负载运行。相负载运行。第十页，共12页。三、中点移动三、中点移动(ydng)现象现象副方电流不对称，推导副方电流不对称，推导(tudo)出原方电流不对称。那么副方和原方的三相电压出原方电流不对称。那么副方和原方的三相电压对称吗？对称吗？二次侧有正序、负序和零序电流，一次侧仅有正序和负序电流。二次侧有正序、负序和零序电流，一次侧仅有正序和负序电流。零序电动势的存在使变压器一、二次侧的相电压都不对称零序电动势的存在使变压器一、二次侧的相电压都不对称(duchn)，使带负载这一相的相电压低，其他两相的相电压高，使带负载这一相的相电压低，其他两相的相电压高，发生了中点移动现象。发生了中点移动现象。1、中点移动中点移动：Y,yn三相变压器单相负载时，相电压不对称线电压（外加三相变压器单相负载时，相电压不对称线电压（外加电源电压）仍三相对称，在相量图中表现为相电压中点电源电压）仍三相对称，在相量图中表现为相电压中点o 偏离了偏离了线电压三角形的几何中点三角形的几何中点o，这种种现象称象称为“中点移中点移动”。2、中点移动值为零序电动势、中点移动值为零序电动势E0 的大小，而零序电动势的大小，而零序电动势取决于零序取决于零序电流和磁路结构电流和磁路结构。第十一页，共12页。1）三相组式变压器：）三相组式变压器：Zm0 很大，即使很小的零序电流也会产生很很大，即使很小的零序电流也会产生很大的零序电动势大的零序电动势E0，中点移动大，相电压严重不对称。在极端，中点移动大，相电压严重不对称。在极端情况下如发生情况下如发生(fshng)一相短路，则该相电压为零，另两相电一相短路，则该相电压为零，另两相电压升为原来的压升为原来的1.732倍，产生的过电压会损坏变压器，因此倍，产生的过电压会损坏变压器，因此Y,yn连接的三相变压器不允许采用组式结构。连接的三相变压器不允许采用组式结构。2）三相心式变压器：）三相心式变压器：Zm0 很小，只要适当限制中线的零序电流，使很小，只要适当限制中线的零序电流，使之不超过额定电流的之不超过额定电流的25%，中点移动，中点移动(ydng)就不大。因此，这种结就不大。因此，这种结构的三相变压器可以单相运行。构的三相变压器可以单相运行。第十二页，共12页。