05-三相变压器(《电机与拖动》课件)要点.ppt

第第5章章 三相变压器三相变压器 5.1第5章 三相变压器 返回总目录返回总目录返回总目录返回总目录 第第5章章 三相变压器三相变压器 5.2三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组 变压器的并联运行变压器的并联运行 本章小结本章小结习题与思考题习题与思考题本章内容本章内容第第5章章 三相变压器三相变压器 5.35.1 三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统 一、三相组式变压器一、三相组式变压器 三相组式变压器是由三相组式变压器是由3个磁路相互独立的单相变压器所组成的，三相之间个磁路相互独立的单相变压器所组成的，三相之间只有电的联系而无磁的联系。如图只有电的联系而无磁的联系。如图5.1所示。原边、副边绕组可根据要求接成星所示。原边、副边绕组可根据要求接成星形形(Y)或三角形或三角形()。虽然各磁路相互独立，但当对原边绕组施加对称的三相。虽然各磁路相互独立，但当对原边绕组施加对称的三相电压时，电压时，便会对称，空载电流也是对称的。便会对称，空载电流也是对称的。图5.1 三相组式变压器 第第5章章 三相变压器三相变压器 5.45.1 三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统 二、三相心式变压器二、三相心式变压器 与三相组式变压器不同，三相心式变压器的磁路相互关联。它是通过铁轭与三相组式变压器不同，三相心式变压器的磁路相互关联。它是通过铁轭把把3个铁心柱连在一起的。如图个铁心柱连在一起的。如图5.2所示。这种铁心结构是从单相变压器演变过所示。这种铁心结构是从单相变压器演变过来的，把来的，把3个单相变压器铁心柱的一边组合到一起，而将每相绕组缠绕在未组个单相变压器铁心柱的一边组合到一起，而将每相绕组缠绕在未组合的铁心柱上。由于在对称的情况下，组合在一起的铁心柱中不会有磁通存在，合的铁心柱上。由于在对称的情况下，组合在一起的铁心柱中不会有磁通存在，故可以省去。故可以省去。和同容量的三相组式变压器相比，三相心式变压器所用的材料较少、质量和同容量的三相组式变压器相比，三相心式变压器所用的材料较少、质量轻。但它的缺点在于：轻。但它的缺点在于：图5.2 三相心式变压器的铁心结构 (1)采用三相心式变压器供电时，任何一相发生故采用三相心式变压器供电时，任何一相发生故障，整个变压器都要进行更换，如果采用三相组式变压障，整个变压器都要进行更换，如果采用三相组式变压器，只要更换出现故障的一相即可。所以三相心式变压器，只要更换出现故障的一相即可。所以三相心式变压器的备用容量为组式变压器的器的备用容量为组式变压器的3倍；倍；(2)对于大型变压器来说，如果采用心式结构，体对于大型变压器来说，如果采用心式结构，体积较大，运输不便。积较大，运输不便。基于以上考虑，为节省材料，多数三相变压器采基于以上考虑，为节省材料，多数三相变压器采用心式结构。但对于大型变压器而言，为减少备用容量用心式结构。但对于大型变压器而言，为减少备用容量以及确保运输方便，一般都是三相组式变压器。以及确保运输方便，一般都是三相组式变压器。第第5章章 三相变压器三相变压器 5.55.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组 二、变压器原边、副边绕组首末端标记及连接方法二、变压器原边、副边绕组首末端标记及连接方法 在第在第4章，单相变压器原边绕组的首、末端被标记为章，单相变压器原边绕组的首、末端被标记为U、X；把副边绕组的；把副边绕组的首、末端标记为首、末端标记为u、x。对三相变压器而言，为研究方便，也对其首、末端加以。对三相变压器而言，为研究方便，也对其首、末端加以标记，如表标记，如表5-1所示。所示。绕组名称首端末端中点原边绕组U、V、WX、Y、ZO副边绕组u、v、wx、y、zO表5-1 三相变压器首末端标记 理论上来说，三相变压器的原、副边绕组都可以根据需要接成星形理论上来说，三相变压器的原、副边绕组都可以根据需要接成星形(Y)或或三角形三角形()。一旦按规定的接法连接完成，其表示方法便随之确定。为方便起。一旦按规定的接法连接完成，其表示方法便随之确定。为方便起见，用见，用Y/y表示原、副边的星形接法；用表示原、副边的星形接法；用D/d来表示原、副边的三角形接法。原来表示原、副边的三角形接法。原边绕组在接成星形边绕组在接成星形(Y)时，如果有中线引出，则用时，如果有中线引出，则用YN表示；副边绕组在接成星表示；副边绕组在接成星形形(Y)时，如果有中线引出，则用时，如果有中线引出，则用yn表示。例如：表示。例如：YN/d表示原边绕组为星形接表示原边绕组为星形接法，并且有中线引出，副边绕组为三角形接法；法，并且有中线引出，副边绕组为三角形接法；D/y表示原边绕组为三角形接表示原边绕组为三角形接法，副边绕组为星形接法，无中线引出。法，副边绕组为星形接法，无中线引出。第第5章章 三相变压器三相变压器 5.65.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组 连接组是变压器运行中的一个重要概念。下面，首先来研究单相变压器的连接组是变压器运行中的一个重要概念。下面，首先来研究单相变压器的连接组，在此基础上引入三相变压器的连接组。连接组，在此基础上引入三相变压器的连接组。二、单相变压器的连接组二、单相变压器的连接组 单相变压器的原边、副边绕组缠绕在同一根铁心柱上，并被同一主磁通所单相变压器的原边、副边绕组缠绕在同一根铁心柱上，并被同一主磁通所交链，任何时刻两个绕组的感应电动势都会在某一端呈现高电位的同时，在另交链，任何时刻两个绕组的感应电动势都会在某一端呈现高电位的同时，在另外一端呈现出低电位。借用电路理论的知识，把原边、副边绕组中同时呈现高外一端呈现出低电位。借用电路理论的知识，把原边、副边绕组中同时呈现高电位电位(低电位低电位)的端点称为同名端，并在该端点旁加的端点称为同名端，并在该端点旁加“”来表示。来表示。按照惯例，统一规定原边、副边绕组感应电动势的方向均从首端指向末端。按照惯例，统一规定原边、副边绕组感应电动势的方向均从首端指向末端。一旦两个绕组的首、末端定义完之后，同名端便唯一由绕组的绕向决定。当同一旦两个绕组的首、末端定义完之后，同名端便唯一由绕组的绕向决定。当同名端同时为原边、副边绕组的首端名端同时为原边、副边绕组的首端(末端末端)时，时，和和 同相位，用连接组同相位，用连接组I/I-12表示，如图表示，如图5.3所示；否则，所示；否则，和和 相位相差相位相差180，用连接组，用连接组I/I-6表示，表示，如图如图5.4所示。所示。由此可见，单相变压器原边、副边感应电动势的方向存在两种可能：同为由此可见，单相变压器原边、副边感应电动势的方向存在两种可能：同为电动势升电动势升(降降)；一个为电动势升，另一个为电动势降。；一个为电动势升，另一个为电动势降。第第5章章 三相变压器三相变压器 5.75.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组(a)接线图 (b)相量图(a)接线图 (b)相量图 图5.3 连接组I/I-12 图5.4 连接组I/I-6 第第5章章 三相变压器三相变压器 5.85.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组 三、三相变压器的连接组三、三相变压器的连接组 三相变压器的连接组有两部分组成，一部分表示三相变压器的连接方法；三相变压器的连接组有两部分组成，一部分表示三相变压器的连接方法；一部分连接组的标号。如图一部分连接组的标号。如图5.10所示连接组所示连接组Y/y-10。下面详细介绍确定连接组。下面详细介绍确定连接组的方法。连接组标号是由原边、副边线电动势的相位差决定的。三相变压器的方法。连接组标号是由原边、副边线电动势的相位差决定的。三相变压器的的3个铁心柱上都有分别属于原边绕组和副边绕组的一相，它们的相位关系与个铁心柱上都有分别属于原边绕组和副边绕组的一相，它们的相位关系与单相变压器原边、副边绕组感应电动势的关系完全一样。根据电路理论可知，单相变压器原边、副边绕组感应电动势的关系完全一样。根据电路理论可知，当三相绕组当三相绕组Y接时，线电动势的大小为相电动势的倍，相位则超前相应相电动接时，线电动势的大小为相电动势的倍，相位则超前相应相电动势势30；当三相绕组；当三相绕组接时，线电动势与相电动势相等。所以在原边、副边相接时，线电动势与相电动势相等。所以在原边、副边相电动势的相位关系知道后，线电动势的关系也随之确定，便可根据线电动势电动势的相位关系知道后，线电动势的关系也随之确定，便可根据线电动势的相位关系来确定连接组标号。连接组标号有两层含义：一方面原边、副边的相位关系来确定连接组标号。连接组标号有两层含义：一方面原边、副边线电动势相位差都是线电动势相位差都是30的倍数，该倍数即为连接组标号；另一方面代表着时的倍数，该倍数即为连接组标号；另一方面代表着时钟的整点数，如果规定原边线电动势作为分针始终指向钟的整点数，如果规定原边线电动势作为分针始终指向12点不动，副边绕组点不动，副边绕组的线电动势作为时针，按顺时针转动，指向几点，则连接组标号就是几，这的线电动势作为时针，按顺时针转动，指向几点，则连接组标号就是几，这就是所谓的钟表法。就是所谓的钟表法。第第5章章 三相变压器三相变压器 5.95.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组 1.由三相变压器的接线图确定连接组 在已知三相变压器接线图的情况下，可以按如下步骤来确定其连接组：在已知三相变压器接线图的情况下，可以按如下步骤来确定其连接组：首先画出原边绕组相电动势的相量图，并根据其连接方式求出线电动势；然首先画出原边绕组相电动势的相量图，并根据其连接方式求出线电动势；然后把后把U点当作点当作u点，根据同名端，确定副边绕组相电动势与原边相电动势的相点，根据同名端，确定副边绕组相电动势与原边相电动势的相位关系，画出副边相电动势的相量图，再由其连接方式求出副边的线电动势；位关系，画出副边相电动势的相量图，再由其连接方式求出副边的线电动势；最后根据相量图所示的原边、副边线电动势相位差，得到连接组标号。最后根据相量图所示的原边、副边线电动势相位差，得到连接组标号。下面就以下面就以Y/y、Y/d为例来说明如何确定三相变压器连接组标号，在以下为例来说明如何确定三相变压器连接组标号，在以下分析中，如无特殊说明，都认为原边绕组所接电源的相序为：分析中，如无特殊说明，都认为原边绕组所接电源的相序为：UVW。1)Y/y连接组连接组 图图5.5图图5.10给出了所有给出了所有Y/y连接组的接线图和相量图。连接组的接线图和相量图。第第5章章 三相变压器三相变压器 5.105.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组(a)接线图 (b)相量图(a)接线图 (b)相量图 图5.5 Y/y-12连接组 图5.6 Y/y-2连接组 第第5章章 三相变压器三相变压器 5.115.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组 图5.7 Y/y-4连接组(a)接线图 (b)相量图(a)接线图 (b)相量图 图5.8 连接组Y/y-6 第第5章章 三相变压器三相变压器 5.125.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组 图5.9 连接组Y/y-8 图5.10 连接组Y/y-10(a)接线图 (b)相量图(a)接线图 (b)相量图 第第5章章 三相变压器三相变压器 5.135.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组 由此可见，当原边、副边绕组采用相同的连接方式时，连接组标号均为由此可见，当原边、副边绕组采用相同的连接方式时，连接组标号均为偶数，并且，原边、副边绕组感应电动势的相序一致，标号的改变并不会影偶数，并且，原边、副边绕组感应电动势的相序一致，标号的改变并不会影响到相序。响到相序。2)Y/d连接组连接组 图图5.12图图5.17给出了所有给出了所有Y/d连接组的接线图和相量图。连接组的接线图和相量图。(a)接线图 (b)相量图(a)接线图 (b)相量图 图5.11 Y/d-1连接组 图5.12 Y/d-3连接组 第第5章章 三相变压器三相变压器 5.145.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组(a)接线图 (b)相量图(a)接线图 (b)相量图(a)接线图 (b)相量图 图5.13 Y/d-5连接组 图5.14 Y/d-7连接组 图5.15 Y/d-9连接组(a)接线图 (b)相量图 图5.16 Y/d-11连接组 第第5章章 三相变压器三相变压器 5.155.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组 当原边、副边绕组采用不同的连接方式时，连接组标号均为奇数。当原边、副边绕组采用不同的连接方式时，连接组标号均为奇数。2.由三相变压器的连接组确定接线图 这可以看成是上一过程的逆过程。其步骤如下：首先根据连接组所示的连接方这可以看成是上一过程的逆过程。其步骤如下：首先根据连接组所示的连接方法，初步画出原边、副边绕组的连线方式，并且按照常规，定义原边绕组的出线端法，初步画出原边、副边绕组的连线方式，并且按照常规，定义原边绕组的出线端标志及相电动势、线电动势，在此基础上，画出原边绕组相量图；然后把标志及相电动势、线电动势，在此基础上，画出原边绕组相量图；然后把U点当作点当作u点，根据连接组标号，再相量图中画出副边绕组的线电动势、相电动势；最后根点，根据连接组标号，再相量图中画出副边绕组的线电动势、相电动势；最后根据原边、副边线电动势的相位关系，确定副边绕组的出线端标志、同名端。据原边、副边线电动势的相位关系，确定副边绕组的出线端标志、同名端。下面以下面以Y/y-2及及Y/d-3为例来说明如何根据三相变压器的连接组确定其接线图。为例来说明如何根据三相变压器的连接组确定其接线图。1)Y/y-2 (1)初步画出原边、副边绕组的连线方式，定义原边绕组的出现初步画出原边、副边绕组的连线方式，定义原边绕组的出现U标志及相电标志及相电动势、线电动势，如图动势、线电动势，如图5.17所示。所示。(2)根据连接组标号，再相量图中画出副边绕组的线电动势、相电动势，如图根据连接组标号，再相量图中画出副边绕组的线电动势、相电动势，如图5.18所示。所示。(3)根据原边、副边线电动势的相位关系，确定副边绕组的出线端标志、同名根据原边、副边线电动势的相位关系，确定副边绕组的出线端标志、同名端。端。第第5章章 三相变压器三相变压器 5.165.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组 图5.17 连接组Y/y-2及原边绕组相量图 图5.18 连接组 Y/y-2(a)接线图 (b)相量图(a)接线图 (b)相量图 2)Y/y-3 (1)初步画出原边、副边绕组的连线方式，定义原边绕组的出线端标志及初步画出原边、副边绕组的连线方式，定义原边绕组的出线端标志及相电动势、线电动势，如图相电动势、线电动势，如图5.19所示。所示。(2)根据连接组标号，再相量图中画出副边绕组的线电动势、相电动势，根据连接组标号，再相量图中画出副边绕组的线电动势、相电动势，如图如图5.20所示。所示。(3)根据原边、副边线电动势的相位关系，确定副边绕组的出线端标志、根据原边、副边线电动势的相位关系，确定副边绕组的出线端标志、同名端。同名端。第第5章章 三相变压器三相变压器 5.175.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组(a)接线图 (b)相量图(a)接线图 (b)相量图 图5.19 连接组Y/d-3及原边绕组相量图 图5.20 连接组Y/d-3 第第5章章 三相变压器三相变压器 5.18四、磁路结构及连接组对电动势波形的影响四、磁路结构及连接组对电动势波形的影响 5.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组 变压器的铁心是由铁磁材料构成的，铁磁材料的磁化曲线是一条呈饱和特变压器的铁心是由铁磁材料构成的，铁磁材料的磁化曲线是一条呈饱和特性的曲线。在第性的曲线。在第4章单相变压器空载运行一节中曾提到：在铁心处于饱和状态章单相变压器空载运行一节中曾提到：在铁心处于饱和状态时，如果磁通时，如果磁通 为正弦波，则励磁电流为正弦波，则励磁电流 为尖顶波，除基波电流外，以三次为尖顶波，除基波电流外，以三次谐波电流分量最大；如果励磁电流谐波电流分量最大；如果励磁电流 为正弦波，则磁通为正弦波，则磁通 为平顶波，除基波为平顶波，除基波磁通外，以三次谐波磁通分量最大。如果忽略影响不大的其他高次谐波，绕组磁通外，以三次谐波磁通分量最大。如果忽略影响不大的其他高次谐波，绕组中的电动势主要由基波磁通和三次谐波磁通感应产生。三相变压器的磁路结构中的电动势主要由基波磁通和三次谐波磁通感应产生。三相变压器的磁路结构与连接组会影响磁通的流通路径，因而也会对感应电动势的波形有直接影响。与连接组会影响磁通的流通路径，因而也会对感应电动势的波形有直接影响。下面以为下面以为YN/y、Y/y以及以及Y/d、D/y例对其进行研究。例对其进行研究。1.YN/y、Y/y连接的三相变压器 如式如式(5.1)所示，励磁电流所示，励磁电流 中的三次谐波分量的幅值、相位均相同，故中的三次谐波分量的幅值、相位均相同，故可构成零序对称组。可构成零序对称组。(5.1)第第5章章 三相变压器三相变压器 5.195.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组 在原边绕组有中线的情况在原边绕组有中线的情况(YN/y)下，三次谐波电流会以中线作为自己的回下，三次谐波电流会以中线作为自己的回路。由于三次谐波电流的存在，励磁电流呈尖顶波，所对应磁通及绕组感应电路。由于三次谐波电流的存在，励磁电流呈尖顶波，所对应磁通及绕组感应电动势接近于正弦波。动势接近于正弦波。但当原边绕组没有中线但当原边绕组没有中线(Y/y)时，三次谐波电流由于没有回路而无法存在，时，三次谐波电流由于没有回路而无法存在，因此励磁电流呈正弦波，所对应磁通便是含有三次谐波分量的平顶波。磁通的因此励磁电流呈正弦波，所对应磁通便是含有三次谐波分量的平顶波。磁通的三次谐波分量的流通路径与三相变压器的磁路结构有关。三次谐波分量的流通路径与三相变压器的磁路结构有关。1)三相组式变压器三相组式变压器 构成三相组式变压器的构成三相组式变压器的3个单相变压器磁路彼此独立。所以在每个单相变个单相变压器磁路彼此独立。所以在每个单相变压器的铁心中，三次谐波磁通分量都可以流过。每相绕组的电动势由基波磁通压器的铁心中，三次谐波磁通分量都可以流过。每相绕组的电动势由基波磁通和三次谐波磁通共同感应产生，以原边绕组感应电动势和三次谐波磁通共同感应产生，以原边绕组感应电动势 为例，为例，是由基波是由基波磁通的感应电动势磁通的感应电动势 和三次谐波磁通的感应电动势和三次谐波磁通的感应电动势 组成，即组成，即 。式中，式中，。虽然，三次谐波磁通。虽然，三次谐波磁通 比基波比基波磁通磁通 要小，但三次谐波磁通的交变频率为基波磁通要小，但三次谐波磁通的交变频率为基波磁通 的的3倍，倍，故故 。该比值有时可达到。该比值有时可达到45%60%，甚至更大。相电动，甚至更大。相电动第第5章章 三相变压器三相变压器 5.205.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组 势的波形会发生畸变而势的波形会发生畸变而 成尖顶波。这种现象会引起危险的过电压，严重时有成尖顶波。这种现象会引起危险的过电压，严重时有可能击穿绕组绝缘。但在线电动势中，由于相电动势的三次谐波分量相互抵消，可能击穿绕组绝缘。但在线电动势中，由于相电动势的三次谐波分量相互抵消，仍呈正弦波。仍呈正弦波。2)三相心式变压器三相心式变压器 三相心式变压器的磁路彼此关联，励磁电流的三次谐波分量由于没有回三相心式变压器的磁路彼此关联，励磁电流的三次谐波分量由于没有回路在铁心中无法流通。虽然它仍可以通过油路或空气形成闭合回路，但由于该路在铁心中无法流通。虽然它仍可以通过油路或空气形成闭合回路，但由于该磁路的磁导率小，磁阻大，其数量是不大的。因此可以忽略三次谐波磁通所产磁路的磁导率小，磁阻大，其数量是不大的。因此可以忽略三次谐波磁通所产生的感应电动势。认为绕组中的电动势单独由磁通的基波分量所感应产生，呈生的感应电动势。认为绕组中的电动势单独由磁通的基波分量所感应产生，呈正弦波。正弦波。但以三倍于基波频率交变的三次谐波磁通，会在油箱中产生涡流损耗，致但以三倍于基波频率交变的三次谐波磁通，会在油箱中产生涡流损耗，致使油箱局部过热，降低变压器的效率。使油箱局部过热，降低变压器的效率。2.Y/d、D/y连接的三相变压器 在在Y/d连接的三相变压器中，原边绕组采用没有中线的星形连接的三相变压器中，原边绕组采用没有中线的星形(Y)连接，所以连接，所以励磁电流便呈正弦波，而不存在三次谐波电流分量。铁心中的磁通会出现三次励磁电流便呈正弦波，而不存在三次谐波电流分量。铁心中的磁通会出现三次谐波磁通谐波磁通 ，每相绕组中便会感应出三次谐波电动势，每相绕组中便会感应出三次谐波电动势 。由于副边绕组采用。由于副边绕组采用三角形三角形()连接方式，自身形成一闭合回路，因此便会有连接方式，自身形成一闭合回路，因此便会有 产生的三次谐波产生的三次谐波第第5章章 三相变压器三相变压器 5.215.2 三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统连接组连接组 电流电流 流通。原边绕组中不存在三次谐波电流，无法抵消流通。原边绕组中不存在三次谐波电流，无法抵消 对铁心中磁通的影对铁心中磁通的影响，响，便会在铁心中产生三次谐波磁通便会在铁心中产生三次谐波磁通 。因为绕组的电抗远大于电阻，。因为绕组的电抗远大于电阻，在在相位上滞后相位上滞后 近近90，即，即 滞后滞后 近近90，而，而 在相位上超前它所产生的感在相位上超前它所产生的感应电动势应电动势 90。由此可见，三次谐波电流。由此可见，三次谐波电流 所产生的所产生的 会抵消铁心中原先存会抵消铁心中原先存在的三次谐波磁通在的三次谐波磁通 ，从而大大削弱绕组中的三次谐波电动势，使其趋近于正，从而大大削弱绕组中的三次谐波电动势，使其趋近于正弦波。弦波。在在D/y连接的三相变压器中，原边绕组采用三角形连接的三相变压器中，原边绕组采用三角形()连接方式，可以流过三连接方式，可以流过三次谐波电流，从而使得励磁电流呈正弦波，致使铁心中的磁通为正弦波，绕组中次谐波电流，从而使得励磁电流呈正弦波，致使铁心中的磁通为正弦波，绕组中的感应电动势也为正弦波。的感应电动势也为正弦波。由以上的分析可以看出，为了改善绕组中感应电动势的波形，最好使原边、由以上的分析可以看出，为了改善绕组中感应电动势的波形，最好使原边、副边绕组中的一个为三角形连接。副边绕组中的一个为三角形连接。第第5章章 三相变压器三相变压器 5.225.3 变压器的并联运行变压器的并联运行 一、变压器的并联运行的意义一、变压器的并联运行的意义 在发电厂或变电站中，通常都会有多台变压器来共同承担传输电能的任在发电厂或变电站中，通常都会有多台变压器来共同承担传输电能的任务，其意义在于：务，其意义在于：(1)可以提高供电的可靠性。在同时运行的多台变压器中，如果有变压器可以提高供电的可靠性。在同时运行的多台变压器中，如果有变压器发生故障，可以在其他变压器继续工作的情况下将其切除，并进行维修，不发生故障，可以在其他变压器继续工作的情况下将其切除，并进行维修，不会影响供电的连续性和可靠性。会影响供电的连续性和可靠性。(2)可以提高供电的经济效益。变压器所带负载是随季节、气候、早晚等可以提高供电的经济效益。变压器所带负载是随季节、气候、早晚等外部情况的变化而改变的，可以对变压器的负载进行监控，来决定投入运行外部情况的变化而改变的，可以对变压器的负载进行监控，来决定投入运行的变压器的台数，以提高运行效率。的变压器的台数，以提高运行效率。二、变压器的理想并联运行的条件二、变压器的理想并联运行的条件 1.变压器并联运行的理想情况 并不是任意的变压器都可以组合在一起就能并联运行的，为减少损耗，避并不是任意的变压器都可以组合在一起就能并联运行的，为减少损耗，避免可能出现的危险情况，希望并联运行的变压器能实现以下的理想情况：免可能出现的危险情况，希望并联运行的变压器能实现以下的理想情况：(1)空载时，为减少绕组铜耗，应保证并联运行的各变压器之间无环流；空载时，为减少绕组铜耗，应保证并联运行的各变压器之间无环流；(2)负载时，为使各变压器都能得到充分利用，每台变压器应该按其容量负载时，为使各变压器都能得到充分利用，每台变压器应该按其容量成成第第5章章 三相变压器三相变压器 5.235.3 变压器的并联运行变压器的并联运行 比例地承担负载；比例地承担负载；(3)负载时，为了提高带载能力，并联运行各变压器的副边绕组电流相负载时，为了提高带载能力，并联运行各变压器的副边绕组电流相位应相同。位应相同。2.理想并联运行的条件 下面就以两台单相变压器的并联运行为例，来详细研究为实现变压器的下面就以两台单相变压器的并联运行为例，来详细研究为实现变压器的理想并联运行所应满足的条件。理想并联运行所应满足的条件。1)空载运行时无环流的条件空载运行时无环流的条件 设定两台并联运行的单相变压器的电压比分别为设定两台并联运行的单相变压器的电压比分别为k、k，其他各参数，其他各参数如图如图5.21所示。空载时如果把短路参数归算到副边，所对应的简化等效电路所示。空载时如果把短路参数归算到副边，所对应的简化等效电路如图如图5.22所示。所示。图5.21 两台单相变压器的并联运行示意图 图5.22 两台并联运行单相变压器空载时的等效电路 第第5章章 三相变压器三相变压器 5.245.3 变压器的并联运行变压器的并联运行 空载运行时，有空载运行时，有 由图由图5.22可得可得(5.2)式中式中 和和 归算到副边的短路阻抗。归算到副边的短路阻抗。为了保证变压器在空载运行绕组之间无环流，对单相变压器而言，由式为了保证变压器在空载运行绕组之间无环流，对单相变压器而言，由式(5.2)可以看出，当变压器的电压比相同时，可以看出，当变压器的电压比相同时，；而三相变压器除了电压；而三相变压器除了电压比相同之外，并联运行的变压器的连接组标号也必须相同。如果两台并联运比相同之外，并联运行的变压器的连接组标号也必须相同。如果两台并联运行三相变压器的电压比相同，但连接组标号不同。例如，行三相变压器的电压比相同，但连接组标号不同。例如，Y/y-12和和Y/-11的的两台三相变压器并联运行，其副边绕组的感应电动势相量图如图两台三相变压器并联运行，其副边绕组的感应电动势相量图如图5.23所示。从所示。从图和式图和式(5.2)可以看出可以看出 (5.3)第第5章章 三相变压器三相变压器 5.255.3 变压器的并联运行变压器的并联运行 式式(5.3)表明，此时空载运行时，绕组之间的环流并不为零。由于短路阻表明，此时空载运行时，绕组之间的环流并不为零。由于短路阻抗很小，将会引起很大的环流抗很小，将会引起很大的环流 。若标号差值大于。若标号差值大于1，环流将会更大。，环流将会更大。2)各变压器按与容量呈正比地分担负载的条件各变压器按与容量呈正比地分担负载的条件 归算到原边时，变压器在负载运行的简化等效电路如图归算到原边时，变压器在负载运行的简化等效电路如图5.24所示。所示。图5.23 Y/y-12和Y/-11副边绕组的 感应电动势的相量图 图5.24 两台并联运行单相变压器 负载时的等效电路 第第5章章 三相变压器三相变压器 5.265.3 变压器的并联运行变压器的并联运行 由图由图5.23可以看出：可以看出：(5.4)(5.5)(5.6)式式(5.6)相应的标幺值表达式为相应的标幺值表达式为(5.7)(5.8)第第5章章 三相变压器三相变压器 5.275.3 变压器的并联运行变压器的并联运行 所以由式所以由式(5.6)和公式和公式(5.7)可得可得(5.9)式式(5.8)说明，如果保证并联运行的各变压器所分担的负载电流与其容说明，如果保证并联运行的各变压器所分担的负载电流与其容量正比，短路阻抗必须相等。只有这样，两台变压器才能同时达到满载，使量正比，短路阻抗必须相等。只有这样，两台变压器才能同时达到满载，使变压器并联组输出容量最大。变压器并联组输出容量最大。3)负载时并联运行各变压器的副边绕组电流相位相同的条件负载时并联运行各变压器的副边绕组电流相位相同的条件 由公式由公式(5.6)可知，要使并联运行时的各变压器副边绕组的电流同相位，可知，要使并联运行时的各变压器副边绕组的电流同相位，则必须保证各变压器短路阻抗的阻抗角相等。则必须保证各变压器短路阻抗的阻抗角相等。第第5章章 三相变压器三相变压器 5.28本本 章章 小小 结结 (1)三相变压器的电压与电流一般情况下是对称的，因此，对一相进行分三相变压器的电压与电流一般情况下是对称的，因此，对一相进行分析，其他两相可根据对称关系求得。按其铁心结构，可分为磁路相互独立的三析，其他两相可根据对称关系求得。按其铁心结构，可分为磁路相互独立的三相组式变压器和磁路相互联系的三相心式变压器。相组式变压器和磁路相互联系的三相心式变压器。(2)三相变压器的连接组由绕组的连接方式和连接组标号组成，其中连接三相变压器的连接组由绕组的连接方式和连接组标号组成，其中连接组标号代表了原边、副边线电动势的相位差，由于正好是组标号代表了原边、副边线电动势的相位差，由于正好是30的倍数，所以该的倍数，所以该标号可以用钟表法来表示，如果把原边线电动势当作分针始终指向标号可以用钟表法来表示，如果把原边线电动势当作分针始终指向12点的位置，点的位置，副边线电动势作为时针，便会指向钟表的整点，整点数即代表连接组的标号。副边线电动势作为时针，便会指向钟表的整点，整点数即代表连接组的标号。(3)三相变压器的铁心结构和连接组会对绕组中感应电动势的波形产生影三相变压器的铁心结构和连接组会对绕组中感应电动势的波形产生影响，为了使其波形趋近于正弦波，最好让原边、副边绕组中的一个为三角形连响，为了使其波形趋近于正弦波，最好让原边、副边绕组中的一个为三角形连接。接。(4)为了保证并联运行的各变压器在空载时绕组之间无环流，各变压器的为了保证并联运行的各变压器在空载时绕组之间无环流，各变压器的变比和连接组标号应该相等；为了保证并联运行的各变压器在负载时按与其容变比和连接组标号应该相等；为了保证并联运行的各变压器在负载时按与其容量成正比地分担负载，短路阻抗应该相等；为了保证负载时并联运行各变压器量成正比地分担负载，短路阻抗应该相等；为了保证负载时并联运行各变压器的副边绕组电流同相位，短路阻抗的阻抗角应该相同。的副边绕组电流同相位，短路阻抗的阻抗角应该相同。第第5章章 三相变压器三相变压器 5.29思考题与习题思考题与习题 5-1 三相变压器的连接组有何意义，如何用钟表法来表示？5-2 为什么说变压器的励磁电流中需要有一个三次谐波分量，如果激磁电流中的三次谐波分量不能流通，对线圈中感应电动势波形有何影响？5-3 变压器并联运行的理想情况是什么？在什么条件下可以实现以上的理想情况？5-4 变压器并联运行时，若接线组别不同会出现什么问题？5-5 一台三相变压器，额定容量为5000kVA，U1N/U2N=10.5/3.15 kV，Y/y接法，试求：副边的额定电流及变压器的电压压比。5-6 变压器并联运行时，若连接组标号不同会出现什么问题？5-7 变压器并联运行时，若短路阻抗不等会出现什么问题？5-8 变压器并联运行时，若电压压比不等会出现什么问题？5-9 一台Y/d连接的三相变压器，原边加对称正弦额定电压，作空载运行，试分析：原边电流、副边相电流和线电流中有无三次谐波成分？主磁通及原副边相电动势中有无三次谐波成分？原边相电压及副边相电压和线电压中有无三次谐波成分？第第5章章 三相变压器三相变压器 5.305-10一台三相变压器，Y/-11连接，变压器空载短路实验数据如下：求：(1)计算变压器参数及其标么值；(2)求满载且 时的电压变化率和效率。5-11 试画出Y/y-4、Y/y-8、Y/d-3、Y/d-9连接组的绕组接线图。5-12 试判定以下接线图的连接组：实验名称线电压/V线电流/A三相功率/W电源加压侧空载63007.46800低压边短路55032418000高压边思考题与习题思考题与习题 第第5章章 三相变压器三相变压器 5.31(a)(b)(c)(d)思考题与习题思考题与习题