第4章-三绕组变压器和自耦变压器课件.ppt

第四章 三绕组变压器和自耦变压器4-1 概概 述述4-2 三绕组变压器三绕组变压器4-3 自耦变压器自耦变压器第四章 三绕组变压器和自耦变压器 基本要求：基本要求：1.了解三绕组变压器和自耦变压器的用途及结构特点了解三绕组变压器和自耦变压器的用途及结构特点；2.掌掌握握三三绕绕组组变变压压器器的的基基本本电电磁磁关关系系、简简化化等等效效电电路路及及其其参参数的物理意义和测定方法；数的物理意义和测定方法；3.掌握自耦变压器的基本电磁关系、方程式和等效电路，掌握自耦变压器的基本电磁关系、方程式和等效电路，4.掌握自耦变压器的容量关系和计算方法。掌握自耦变压器的容量关系和计算方法。4-1 概 述变压器按绕组数目分为：双绕组变压器、三绕组变压器、变压器按绕组数目分为：双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器。自耦变压器。1.三绕组变压器定定义义：每每相相铁铁心心柱柱上上有有高高压压、中中压压、低压三个绕组的变压器。低压三个绕组的变压器。用用途途：在在电电力力系系统统中中，当当需需要要把把三三个个不不同同电电压压等等级级的的电电网网联联系系起起来来时时，常常采用三绕组变压器。采用三绕组变压器。2.自耦变压器 定义：定义：一次绕组和二次绕组具有公共绕组的变压器。一次绕组和二次绕组具有公共绕组的变压器。QZB自耦变压器自耦变压器 220kV三相三绕组无励磁三相三绕组无励磁调压自耦降压变压器调压自耦降压变压器用用途途：在在高高压压大大容容量量电电力力系系统统中中，当当需需要要把把两两个个电电压压等等级级相相近近的的电电力力网网联联系系起起来来时时，经经常常采采用用自自耦耦变变压压器器作作为为联络变压器。联络变压器。1.工作原理1）变比）变比三个绕组之间的变比三个绕组之间的变比(4-1)三绕组变压器的磁通分为：三绕组变压器的磁通分为：主主磁磁通通：同同时时与与三三个个绕绕组组交交链链的磁通称为主磁通。的磁通称为主磁通。自漏磁通：自漏磁通：只交链一个绕组的只交链一个绕组的磁通称为自漏磁通。磁通称为自漏磁通。互互漏漏磁磁通通：只只交交链链两两个个绕绕组组的磁通称为互漏磁通。的磁通称为互漏磁通。三绕组变压器的磁通示意图三绕组变压器的磁通示意图2）基本方程式）基本方程式当当外外施施电电压压为为正正弦弦波波且且稳稳定定运运行行时，电压方程式为时，电压方程式为：式式中中，R1、R2、R3为为各各绕绕组组的的电电阻阻；L1、L2、L3为为各各绕绕组组的的自自感感；M12M21为为绕绕组组1与与绕绕组组2之之间间的的互互感感；M13=M31为为绕绕组组1与与绕绕组组3之之间间的的互互感感；M23=M32为为绕绕组组2与与绕绕组组3之之间间的互感。的互感。(4-2)(4-3)(4-4)折算到一次侧的电压方程式为折算到一次侧的电压方程式为：磁动势平衡方程式为：磁动势平衡方程式为：把二次侧折算到一次侧，把二次侧折算到一次侧，磁动势平衡方程式可写为：磁动势平衡方程式可写为：忽略励磁电流，有忽略励磁电流，有式中，式中，式式(4-2)+式式(4-3)，并将，并将 代入，整理得代入，整理得3）等效电路）等效电路由折算到一次侧的基本方程式：由折算到一次侧的基本方程式：可画出三绕组变压器的简化等效电路：可画出三绕组变压器的简化等效电路：4）相量图）相量图由基本方程式可画出三绕由基本方程式可画出三绕组变压器的相量图。组变压器的相量图。三绕组变压器带感性三绕组变压器带感性负载时的相量图负载时的相量图2.短路试验测参数短路试验短路试验1等效阻抗等效阻抗 可通过三次短路实验测定。每次测出可通过三次短路实验测定。每次测出两个绕组间的短路阻抗。两个绕组间的短路阻抗。短路试验短路试验2(a)123132(b)3.三绕组变压器的额定容量及联结组标号1）额定容量）额定容量绕组的额定容量反映绕组传递功率的能力。绕组的额定容量反映绕组传递功率的能力。单相三绕组变压器单相三绕组变压器 三相三绕组变压器三相三绕组变压器三绕组变压器的三绕组变压器的额定容量额定容量SN：指三个绕组中容量最大的绕组指三个绕组中容量最大的绕组容量。容量。2）容量配合）容量配合高压绕组高压绕组中压绕组中压绕组低压绕组低压绕组10010010010050100100100503）标准联结组）标准联结组三相三绕组变压器的标准联结组：三相三绕组变压器的标准联结组：YNyn0d11、YNyn0y0单相三绕组变压器的标准联结组：单相三绕组变压器的标准联结组：I I0 I0SFSZ9-240000/220三绕组自然循环风冷三绕组自然循环风冷有载调压电力变压器有载调压电力变压器。4-3 自耦变压器1.自耦变压器的自耦变压器的结构特点(a)接线图接线图特特点点：自自耦耦变变压压器器的的一一、二二次次绕绕组组之之间间不不仅仅有有磁磁的的耦耦合合，还有电的直接联系。还有电的直接联系。(b)原理图原理图自耦变压器自耦变压器公公共共绕绕组组：一一、二二次次绕绕组组共用的部分绕组。共用的部分绕组。(绕组绕组ax)串串联联绕绕组组：非非公公共共部部分分的的绕组。绕组。(绕组绕组Aa)2.基本方程式、等效电路、相量图和容量关系1）基本方程式）基本方程式k为双绕组变压为双绕组变压器的变比器的变比自耦变压器的变比为自耦变压器的变比为磁动势平衡方程式：磁动势平衡方程式：又又忽略励磁电流，则有忽略励磁电流，则有自耦变压器的电流关系：自耦变压器的电流关系：2）简化等效电路）简化等效电路3）相量图）相量图自耦变压器带感性自耦变压器带感性负载时的相量图负载时的相量图自耦变压器的简化等效电路自耦变压器的简化等效电路自耦变压器的输出容量自耦变压器的输出容量自耦变压器：自耦变压器：自自耦耦变变压压器器的的视视在在功功率率由由两两部部分分组成：组成：电电磁磁功功率率SM，是是通通过过串串联联绕绕组组和和公公共共绕绕组组的的电电磁磁感感应应关关系系由由一一次侧传递到二次侧的功率。次侧传递到二次侧的功率。传传导导功功率率SC，是是由由电电源源通通过过串串联联绕绕组组直直接接传传导导作作用用到到二二次侧的功率。次侧的功率。公共绕组的电磁容量为公共绕组的电磁容量为3.短路试验、短路阻抗、短路电流和电压调整率1）短路阻抗）短路阻抗自耦变压器短路阻抗自耦变压器短路阻抗ZkA的测定：的测定：在高压侧做短路试验求得。在高压侧做短路试验求得。(a)高压侧测短路阻抗线路高压侧测短路阻抗线路短路阻抗：短路阻抗：(b)简化等效电路简化等效电路由简化等效电路可知由简化等效电路可知由由于于ax绕绕组组短短接接，电电压压Uk实实际际上上加加在在串串联联绕绕组组Aa上上。因因此此由由高高压压侧侧测测得得的的ZkA等等于于把把绕绕组组Aa作作为为一一次次绕绕组组、ax作作为为二二次绕组的双绕组变压器的短路阻抗。次绕组的双绕组变压器的短路阻抗。(a)高压侧测短路阻抗线路高压侧测短路阻抗线路(c)双绕组变压器在双绕组变压器在低压侧短路线路低压侧短路线路这两个短路阻抗的阻抗基值之比为这两个短路阻抗的阻抗基值之比为它们的标幺值之比为它们的标幺值之比为自自耦耦变变压压器器短短路路阻阻抗抗ZkA的的测测定定：在低压侧做短路试验求得。在低压侧做短路试验求得。(a)低压侧测短路阻抗线路低压侧测短路阻抗线路(b)简化等效电路简化等效电路由简化等效电路可知由简化等效电路可知即即改改成成双双绕绕组组变变压压器器进进行行短短路路试试验验，求求得得的短路阻抗为的短路阻抗为(c)双绕组变压器在双绕组变压器在高压侧短路线路高压侧短路线路这两个短路阻抗的比值为这两个短路阻抗的比值为它们的阻抗基值之比为它们的阻抗基值之比为它们的标幺值之比为它们的标幺值之比为2）短路电流）短路电流3）电压调整率）电压调整率4）效率）效率 结论：结论：（1）自自耦耦变变压压器器短短路路阻阻抗抗的的绝绝对对值值与与同同电电磁磁容容量量的的双双绕绕组组变变压压器器相相等等，短短路路阻阻抗抗的的标标幺幺值值是是同同电电磁磁容容量量双双绕绕组组变变压压器器的的kxy倍。倍。（2）和和双双绕绕组组变变压压器器一一样样，自自耦耦变变压压器器的的短短路路阻阻抗抗标标幺幺值值从高压侧或低压侧看都是一样的。从高压侧或低压侧看都是一样的。（4）因因为为电电压压调调整整率率近近似似与与 成成正正比比，所所以以自自耦耦变变压压器器负负载时的电压调整率约为同电磁容量双绕组变压器的载时的电压调整率约为同电磁容量双绕组变压器的kxy倍。倍。（3）因因为为短短路路电电流流与与 成成反反比比，所所以以自自耦耦变变压压器器的的短短路路电电流流大大约约为为同同电电磁磁容容量量双双绕绕组组变变压压器器的的 倍倍，这这点点对对自自耦耦变压器安全运行是不利的。变压器安全运行是不利的。4.自耦变压器的运行问题（1）为为了了防防止止由由于于高高压压侧侧单单相相接接地地故故障障而而引引起起低低压压侧侧过过电电压，用在电网中的三相自耦变压器的中性点必须可靠接地。压，用在电网中的三相自耦变压器的中性点必须可靠接地。（2）由由于于高高、低低压压侧侧有有电电路路上上的的联联系系，高高压压侧侧遭遭受受雷雷击击过过电电压压时时，也也会会传传到到低低压压侧侧。为为了了避避免免发发生生危危险险，高高、低低压压侧侧均需要装设避雷器。均需要装设避雷器。（3）由由于于自自耦耦变变压压器器的的短短路路电电流流较较大大，为此必须采取限制短路电流的措施。为此必须采取限制短路电流的措施。自耦变压器中性点接地自耦变压器中性点接地