电机学第4章优秀PPT.ppt

三相变压器不对称运行三相变压器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)大大小有可能不同，相位也不依次差小有可能不同，相位也不依次差120,各各相负载阻抗不对称相负载阻抗不对称对称重量法对称重量法各序等效电路，叠加原理各序等效电路，叠加原理中点浮动问题中点浮动问题ABC基本概念基本概念不对称运行状态的主要缘由：外施电压不对称。三相电流也不对称。各相负载阻抗不对称。当时级外施电压对称，三相电流不对称。不对称的三相电流流经变压器，导致各相阻抗压降不相等，从而次级电压也不对称。外施电压和负载阻抗均不对称。着重分析l不对称运行的分析方法l正序阻抗、负序阻抗及零序阻抗的物理概念及测量方法l危害性三相变压器在Y，yn连接时相电压中点浮动的缘由及其危害l对称的三相系统：三相中的电压Ua、Ub、Uc对称，只有一个独立变量。如三相相序为a、b、c，由Ua得出其余两相电压Ub=2 Ua,Uc=Ua(41)l复数算子复数算子ej120e-j240=cos120+j sin120 2ej240e-j1203ej360ej01ABC第一节第一节 对称重量法对称重量法l三三相相不不对对称称系系统统：三三相相中中的的电电压压UaUa、UbUb、UcUc互互不不相相关关大大小小不不确确定定相相等等，相相位位关关系系不不固定固定lUaUa、UbUb、UcUc为三个独立变量为三个独立变量l把把不对称不对称的三相系统分解的三相系统分解为三个独立的对称系统，为三个独立的对称系统，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例：例：lUa、Ub、Uc为不对称三相电压l下标“+”、“-”、“0”分别表示正序、负序和零序 正序电压正序电压Ua+、Ub+、Uc+组成正序系统组成正序系统约束条件Ub+=2 Ua+,Uc+=Ua+l性性质质：每每相相大大小小相相等等，彼彼此此相相位位差差120120，相相序序为为a-b-ca-b-c。A+B+C+各相负序电压各相负序电压Ua-、Ub-、Uc-组成负序组成负序系统系统l约束条件Ub-=Ua-,Uc-=2Ua-l性性质质：每每相相大大小小相相等等，彼彼此此相相位位差差120120，相相序为序为a-c-ba-c-b。A-C-B-逆时针各相零序电压各相零序电压Ua0、Ub0、Uc0组成零序组成零序系统系统l约束条件Ub0=Ua0,Uc0=Ua0l性质：每相大小相等且同相位性质：每相大小相等且同相位。l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A0B0C0例题例题1.设有一不对称三相电压2.将其分解为对称重量。明显，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：分解为对称重量：（1）正序、负序和零序系统都是对称系统。当求得各个对称重量后，再把各相的三个重量叠加便得到不对称运行情形。（2）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。（3）对称重量法依据叠加原理，只适用于线性参数的电路中。结论1.零序电流在变压器绕组中的流通零序电流在变压器绕组中的流通l零序电流能否流通与三相绕组的连接方式有关。lY接法中无法流通lYN接法可以流通lD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供应通路，假如另一方有零序电流，通过感应也会在D接法绕组中产生零序电流。lY，y；Y，d；D，y；D，d无零序电流lYN，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。lYN，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。2.零序磁通在铁芯中流通路径零序磁通在铁芯中流通路径l由于三相的零序电流在时间上同相位，所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。l零序磁通及其感应电势的大小与磁路系统有关。(1)三相磁路相关三相磁路相关l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以上第三节第三节 三相变压器三相变压器Y，yn连接单相运行连接单相运行l假设：外施电压为对称三相电压l目的：分析目的：分析Y Y，ynyn接法中的零序电流的影响接法中的零序电流的影响零序电流由次级侧有中线电流引起由次级侧有中线电流引起初级侧无零序电流，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。其不对不对称的程度还与变压器的磁路有关称的程度还与变压器的磁路有关。外施对称三相电压在a相接单相负载ZL负载电流I初级侧电流IA、IB、IC初级、次级侧相电压UA、UB、UC和Ua、Ub、Uc。步骤步骤1.列出端点方程列出端点方程步骤步骤2.分解为不对称重量分解为不对称重量初级侧星形连接，无零序电流通路，相电流只有正序与负序分量l条件条件:外施线电压为对称，没有负序重量电压和零序重量外施线电压为对称，没有负序重量电压和零序重量电压，各绕组上的正序电压电压，各绕组上的正序电压UA+UA+、UB+UB+、UC+UC+即为电源相电即为电源相电压。压。l次级侧产生负序重量电流和零序重量电流，产生相应的负次级侧产生负序重量电流和零序重量电流，产生相应的负序磁通和零序磁通，在初级、次级绕组中感应负序重量电序磁通和零序磁通，在初级、次级绕组中感应负序重量电压和零序重量电压。压和零序重量电压。l初级侧中感应的负序电压产生初级侧负序电流初级侧中感应的负序电压产生初级侧负序电流IA-IA-、IB-IB-、IC-IC-，以电源为回路，对负序电流初级、次级磁势平衡，以电源为回路，对负序电流初级、次级磁势平衡，不建立负序主磁通，负序压降即为负序阻抗压降（漏电抗不建立负序主磁通，负序压降即为负序阻抗压降（漏电抗压降），值不大。压降），值不大。电压分析电压分析.正序，负序，零序正序，负序，零序l在Y，yn接法中，零序电流只能在次级侧流通，在初级侧电路中虽感应有零序电势，但无零序电流流通。lIa0、Ibo、Ic0为激磁性质电流，建立起同时和原、副线圈交链的零序主磁通，在原、副线圈中感应零序电势E0。l初级侧的零序电压即等于零序电势。步骤步骤3.相序方程式相序方程式由于原方外施电压是由于原方外施电压是三相对称的，无负序三相对称的，无负序分量，即分量，即UA-=0。但原方的负序电流以但原方的负序电流以电源为路径，等效电电源为路径，等效电路中原方是短路的。路中原方是短路的。a相电流为：负载电流为：如略去Zk和Z2步骤步骤4.求解求解零序激磁阻抗相当于在负载零序激磁阻抗相当于在负载中增加了一个阻抗中增加了一个阻抗Zm0/3中点浮动中点浮动l外施电压对称，当次级侧接有单相负载后，在每相绕组上都叠加有零序电势，造成相电压不对称，在相量图中表现为相电压中点O偏离了线电压三角形的几何中心O。l中点浮动的程度主要取决于零序电势E0，E0的大小取决于零序电流的大小和磁路结构。l三芯柱结构三芯柱结构，零序磁通的磁阻较大(即zm0较小)。适当地限制中线电流，则E0不会太大。运行规程规定三芯柱变压器如按Y，yn接法运行应限制中线电流不超过0.25 IN。l中线电流I0Ia+Ib+Ic3Ia0 则：Ia0应小于0.0833IN设zm0*=0.6，Ia0=0.0833IN则E0*Ia0*zm0*0.05，相电压偏移不大。l影响：零序磁通途经变压器油箱，引起油箱壁局部发热。l三相变压器组，各相磁路独立，零序磁阻较小，三相变压器组，各相磁路独立，零序磁阻较小，Zm0Zm。很小的零序电流也会感应很大的零序。很小的零序电流也会感应很大的零序电势，中点有较大的浮动，造成相电压严峻不对电势，中点有较大的浮动，造成相电压严峻不对称。称。l如一相发生短路，即如一相发生短路，即ZL0l -I=3UA+/Zm=3I0 短路电流仅为正常激磁电流短路电流仅为正常激磁电流的的3倍倍lUa0，则，则E0UA+，零序电势大，中点浮动，零序电势大，中点浮动到到A顶点顶点l叠加于叠加于BC相，相，B、C相电压均等于原额定线电相电压均等于原额定线电压倍。压倍。l结论：三相变压器组不能接成结论：三相变压器组不能接成Y，yn运行。运行。小小结（结（1）l不对称运行的分析常接受对称重量法把不对称的三相电压或电流用对称重量法分解为对称的正序重量系统、负序重量系统和零序重量系统。分别对各对称重量系统作用下的运行状况进行分析，然后把各重量系统的分析结果叠加起来，便得到不对称运行时总的分析结果。小小结（结（2）l零序重量电流三相同相，其流经变压器的状况与变压器的连接方法有关：lY，y；Y，d；D，y；D，d连接无零序电流。lYN，d；D，yn连接零序电流在双侧绕组内均可流通。lYN，y；Y，yn连接零序电流只能在YN、yn侧流通。l在零序电流可以流通的连接组中，其零序阻抗的大小还与变压器的磁路结构有关。小小结（结（3）不对称运行的分析步骤不对称运行的分析步骤l列出端点方程式l把不对称的三相电压和电流分解为对称重量l列出相序方程式，画出等效电路图l求解电流和电压，或作出相量图用于定性分析例题例题2.三个相同的单相变压器接成三相变压器组Dyn11，有：uk=5%，uka=2%，pFe=1%PN，I0=5%IN，副方接单相电阻负载r*=1。求：负载电流，零序电压等效电路参数计算：建立端点方程式：分解为对称重量：各相序等效电路：相序方程式：（标幺值表示）联立求解：零序电压：由于初级对零序电势相当由于初级对零序电势相当于有短路作用，减弱了零于有短路作用，减弱了零序磁通，零序电压很小。序磁通，零序电压很小。思索题思索题4-2 确定零序阻抗的因素有哪些？4-4 Y,yn0不行以用于三相变压器组的缘由4-5 如何测量零序激磁电抗？零序电流三相同相，它在绕组中的流通状况及其产生的零序磁通在铁芯中的流通状况与正序及负序不一样，因此遇到的零序阻抗也不同于正序阻抗。其大小确定于变压器绕组的连接方式和铁心结构。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，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 对三相芯式变压器，各相磁路关联，零序磁通不能在铁心中闭合，磁阻大，激磁阻抗大。副方(yn)接单相或不对称负载时，将产生零序电流，产生零序磁通，在各绕组中感应有零序电势，叠加于各绕组正序电压上，使各绕组的电压不对称“中点浮动”。中点浮动的程度取决于零序电势，又取决于零序电流的大小和磁路结构。三相组式变压器，零序磁阻小，零序阻抗等同正序阻抗，较小的零序电流产生较大的零序电势，中点浮动大，相电压严峻不对称。单相短路时，短路电流小（仅为励磁电流的三倍），但中点浮动大（达相电压），使另两相电压达到线电压。模拟零序电流和零序磁通的流通状况。作业作业(4-1)：先依据试验求电路参数，三台单相变压器相连即三相变压器组(4-3)：先求出负载侧各序电流，然后依据变比转变到原边。留意：零序电流的流通状况第五节第五节 变压器空载合闸时的瞬态过程变压器空载合闸时的瞬态过程l合闸瞬间的励磁电流l过电流的影响l继电爱护的误动 变压器正常运行时变压器正常运行时,励磁电流很小励磁电流很小.一.变压器空载合闸 副边空载,原边接入电网-空载投入或空载合闸 空载合闸时,可能出现很大的励磁电流,需经过一个短暂的过渡过程才复原到正常值.过渡过程中出现的空载投入励磁电流-励磁涌流.一一.合闸瞬间的励磁电流合闸瞬间的励磁电流励磁电流瞬时值im：忽视r1im。假设电感为常数Lav，(Lav正常运行时的平均电感)则：1.合闸瞬间的励磁电流合闸瞬间的励磁电流磁通的解，包括稳态分量1和瞬态分量1：(1)接通电源瞬间=0(2)接通电源瞬间=902.空载合闸过电流的影响空载合闸过电流的影响数倍于额定电流，远小于短路电流，对变压器本身无干脆危害合闸起先后数周期内的冲击电流可能使变压器的爱护装置误动作措施：合闸使串如限流电阻，（1）限制冲击电流；（2）使其快速衰减。