华中科技大学-电机学-第三章-变压器---ppt复习过程.ppt

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1、华中科技大学华中科技大学-电机学电机学-第第三章三章-变压器变压器-ppt-ppt变压器结构、空载及负载运行变压器结构、空载及负载运行变压器结构、空载及负载运行变压器结构、空载及负载运行3.13.1概述概述概述概述3.23.2变压器的运行原理与特性变压器的运行原理与特性变压器的运行原理与特性变压器的运行原理与特性3.33.3三相变压器三相变压器三相变压器三相变压器变压器的分类变压器的分类变压器的分类变压器的分类变压器的基本结构变压器的基本结构变压器的基本结构变压器的基本结构变压器的额定值变压器的额定值变压器的额定值变压器的额定值空载运行空载运行空载运行空载运行负载运行负载运行负载运行负载运行等

2、效电路等效电路等效电路等效电路参数测定参数测定参数测定参数测定标幺值标幺值标幺值标幺值三相变压器磁路三相变压器磁路三相变压器磁路三相变压器磁路三相变压器电路三相变压器电路三相变压器电路三相变压器电路对空载电动势的影响对空载电动势的影响对空载电动势的影响对空载电动势的影响运行特性运行特性运行特性运行特性3.43.4变压器并联运行变压器并联运行变压器并联运行变压器并联运行变比不等变压器并联运行变比不等变压器并联运行变比不等变压器并联运行变比不等变压器并联运行连接组号不同变压器并联运行连接组号不同变压器并联运行连接组号不同变压器并联运行连接组号不同变压器并联运行短路阻抗不等变压器并联运行短路阻抗不等

3、变压器并联运行短路阻抗不等变压器并联运行短路阻抗不等变压器并联运行电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院 重点与难点重点与难点重点重点:1.1.变压器的基本方程和等效电路变压器的基本方程和等效电路;2.2.等效电路参数的测定等效电路参数的测定;3.3.标幺值标幺值;4.4.变压器的运行性能。变压器的运行性能。难点:1.1.变压器的运行原理和运行性能变压器的运行原理和运行性能;2.2.三相变压器。三相变压器。3电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院变压器是静止电气设备，变压器是静止电气设备，根据电磁感应原理，将一种根据电磁感应原理，将一种形态（电压、电流、相数）的交流电能，形态（电压、电流、

4、相数）的交流电能，转换成另一种形转换成另一种形态的交流电能。态的交流电能。3.1 3.1 3.1 3.1 概述概述概述概述一、变压器的分类一、变压器的分类一、变压器的分类一、变压器的分类4电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院电源变压器电力变压器环形变压器接触调压器控制变压器三相干式变压器5电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院按相数分为：按相数分为：单相变压器单相变压器 三相变压器三相变压器 多相变压器多相变压器按绕组分为：按绕组分为：双绕组变压器双绕组变压器 三绕组变压器三绕组变压器 自耦变压器自耦变压器 6电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院(4)(4)按冷却方式：按冷却方式：油

5、浸自冷变压器油浸自冷变压器(3)(3)按用途分为：按用途分为：油浸水冷变压器油浸水冷变压器干式空气自冷变压器干式空气自冷变压器油浸风冷变压器油浸风冷变压器升压变压器升压变压器 降压变压器降压变压器 隔离隔离变压器变压器7电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院二、变压器的基本结构二、变压器的基本结构变压器的基本结构可分为：铁心、绕组、油箱、套管变压器的基本结构可分为：铁心、绕组、油箱、套管。1、铁心、铁心铁心是变压器的磁路，分为芯柱和铁轭。铁心是变压器的磁路，分为芯柱和铁轭。为为了了减减少少交交变变磁磁通通在在铁铁心心中中产产生生磁磁滞滞损损耗耗和和涡涡流流损损耗耗，变变压压器器铁铁心心由由厚

6、厚度度为为0.27mm、0.3mm、0.35mm的的冷冷轧轧高高硅硅钢片叠装而成。钢片叠装而成。8电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院铁芯的交叠装配铁芯的交叠装配单单相相变变压压器器铁铁心心叠叠法法，偶偶数数层层刚刚好好压压着着奇奇数数层层的的接接缝缝，从从而而减减少少了了磁磁路路和和磁磁阻阻，使使磁磁路路便便于于流流通通接接逢逢处处气气隙隙小，可以避免涡流在钢片之间流通。小，可以避免涡流在钢片之间流通。三三相相芯芯式式变变压压器器的的铁铁心心排排列列法法，主主要要使使叠叠缝缝相相互互交交叠叠，从从而减少磁路的磁阻。而减少磁路的磁阻。9电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院 心柱截面是内

7、接于圆的多级矩形，铁轭与心柱截面相等。10电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院小型变压器铁心小型变压器铁心11电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院12电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院2 2、绕组、绕组 绕组是变压器的电路部分，由包有绝缘材料的铜(或铝)导线绕制而成。装配时低压绕组靠着铁心，高压绕组套在低压绕组外面，高低压绕组间设置有油道(或气道)，以加强绝缘和散热。将绕组装配到铁心上成为器身。13电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院单相和三相芯式变压器14电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院3、油箱 除了干式变压器以外，电力变压器的器身都放在油箱中，箱内充满变压器油，其

8、目的是提高绝缘强度(因变压器油绝缘性能比空气好)、加强散热。15电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院4、套管、套管变压器的引线从油箱内穿过油箱盖时，必须经过绝缘套管，以使高压引线和接地的油箱绝缘。绝缘套管一般是瓷质的，为了增加爬电距离，套管外形做成多级伞形，10kV35kV套管采用充油结构，如图所示。16电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院三、变压器的额定值三、变压器的额定值额定值是选用变压器的依据，主要有：(1)额 定 容 量SN：是 变 压 器 的 视 在 功 率。由 于 变压 器 效 率 高，设 计 规 定 一 次 侧、二 次 侧 额 定 容 量 相等。(2)一 次 侧、二 次

9、侧 额 定 电 压U1 N、U2 N。二 次 侧 额定 电 压U2 N是 当 变 压 器 一 次 侧 外 加 额 定 电 压U1 N时 二 次侧 的 空 载 电 压。对 于 三 相 变 压 器，额 定 电 压 指 线 电压。(3)一 次 侧、二 次 侧 额 定 额 定 电 流I1 N、I2 N。对 于三相变压器，额定电流指线电流。17电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院Y Y接：接：Y-Y-connection接：接：变压器额定数据之间的关系183.23.2变压器运行原理与特性变压器运行原理与特性变压器运行原理与特性变压器运行原理与特性3.2.13.2.1变压器的空载运行变压器的空载运行变

10、压器的空载运行变压器的空载运行变压器的一次侧绕组变压器的一次侧绕组AXAX接在电源上、二次侧绕组接在电源上、二次侧绕组axax开路，此运行状态称为空载运行。开路，此运行状态称为空载运行。基本电磁关系基本电磁关系感应电动势感应电动势电压变比电压变比 空载电流空载电流 空载等效电路空载等效电路 电路方程电路方程 相量图相量图电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院一、空载运行时的磁通一、空载运行时的磁通主磁通：其磁力线沿铁心闭合，同时与一次侧绕组、二次侧绕组相交链的磁通。e220电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院一次侧绕组的漏磁通1：其磁力线主要沿非铁磁材料(油、空气)闭合，仅为一次侧绕组相

11、交链的磁通。e221电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院空载运行时基本电磁关系空载运行时基本电磁关系空载运行时基本电磁关系空载运行时基本电磁关系e222电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院主磁通和漏磁通的区别：主磁通和漏磁通的区别：所经磁路的磁阻不同：主磁通沿铁心闭合，磁阻为非常数，存在饱和现象，与i0呈非线性关系；漏磁通主要沿非铁磁材料(油、空气)闭合，磁阻为常数，1与i0呈线性关系。所起的作用不同：主磁通同时与一次侧绕组、二次侧绕组相交链，起能量传递媒介的作用；漏磁通1仅与一次侧绕组相交链，不能传递能量，仅起电压降的作用。大小不同：主磁通占总磁通的绝大部分；漏磁通只占很小的一部分。

12、23电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院假定正向：假定正向：与与i呈右手螺旋关系；呈右手螺旋关系；e与与i同方向同方向。感应电动势瞬时值感应电动势瞬时值主主磁磁通通在在一一次次绕绕组组（匝匝数数N1）、二二次次绕绕组组（匝匝数数N2）中中感感应应电动势的瞬时值为：电动势的瞬时值为：e1=-N1ddte2=-N2ddt二、空载运行时的感应电动势二、空载运行时的感应电动势24电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院感应电动势有效值设空载电流i0的频率为f，=msint，m表示主磁通的最大值，则感应电动势为：其中，幅值和有效值分别为：用相量表示，则正弦稳态下感应电动势可表示为25电气工程与自动化

13、学院电气工程与自动化学院漏电动势漏电动势一次绕组漏磁通漏磁通一次绕组漏磁通漏磁通1在一次侧绕组中感应漏电动势为在一次侧绕组中感应漏电动势为则正弦稳态下表示为：则正弦稳态下表示为：一次侧绕组的漏电感一次侧绕组的漏电感 式中式中1为漏磁通路磁导为漏磁通路磁导26电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院结结结结 论：论：论：论：主磁通主磁通主磁通主磁通 决定了感应电动势决定了感应电动势决定了感应电动势决定了感应电动势 的大小。的大小。的大小。的大小。感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势落后于主磁通落后于主磁通落后于主磁通落后于主磁通。漏电动势漏电动势漏电动势漏电动势 即空载电流即空载电流即空载电

14、流即空载电流 在一次绕组漏电抗在一次绕组漏电抗在一次绕组漏电抗在一次绕组漏电抗 产生负压降产生负压降产生负压降产生负压降 漏电动势漏电动势漏电动势漏电动势 在相位上落后于在相位上落后于在相位上落后于在相位上落后于 。27电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院三、电压方程式和变比三、电压方程式和变比 在在假假定定正正向向下下，根根据据电电路路基基尔尔霍霍夫夫第第二二定定律律可可得得一一、二二次次侧侧电压平衡方程式电压平衡方程式 u1=-e1-e1+i0R1 u2=e2则相量形式为：则相量形式为：式中，式中，Z1=R1+jX1为一次绕组漏阻抗。为一次绕组漏阻抗。e228电气工程与自动化学院电气工

15、程与自动化学院变比：变比：一次绕组的电动势E1与二次绕组的电动势E2之比，用k表示：k=E1E2=N1N2 空载运行：E1 U10,E2=U20 k=E1E2 U10U20注意：注意：在三相变压器中，k指相电动势之比；即，变比k常用下式计算：单相变压器：k=U1NU2N 三相变压器：k=U1NU2N 29电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院四、空载电流四、空载电流1、空载电流的波形、空载电流的波形电源电压为正弦波，铁心中主磁通亦为正弦波。电源电压为正弦波，铁心中主磁通亦为正弦波。曲线曲线 f(i)与磁化曲线与磁化曲线Bf(H)一致，呈非线性一致，呈非线性30电气工程与自动化学院电气工程与自

16、动化学院空载电流波形空载电流波形若若磁磁路路不不饱饱和和（Bm0，二二次次侧侧端端电电压压U2随随负负载载电电流流I2的的增增大大而下降；而下降；容容性性负负载载时时，U可可能能小小于于0，二二次次侧侧端端电电压压可可能能随随负负载载电电流流I2的增加而升高。的增加而升高。75电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院其中:变量 P2 代表 二次侧输出的有功功率；变量 P1 代表 一次侧输入的有功功率；代表 变压器的总损耗。二、效率二、效率二、效率二、效率变压器的效率定义为变压器的效率定义为76电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院在用上式计算效率时，作以下几个假定：在用上式计算效率时，作以下

17、几个假定：（1 1）以额定电压下空载损耗）以额定电压下空载损耗）以额定电压下空载损耗）以额定电压下空载损耗P P0 0作为铁耗，并认为铁耗不随负载而作为铁耗，并认为铁耗不随负载而作为铁耗，并认为铁耗不随负载而作为铁耗，并认为铁耗不随负载而变化。变化。变化。变化。（2 2）以额定电流时的负载损耗）以额定电流时的负载损耗）以额定电流时的负载损耗）以额定电流时的负载损耗P PkNkN作为额定负载电流时的铜耗，作为额定负载电流时的铜耗，作为额定负载电流时的铜耗，作为额定负载电流时的铜耗，并认为铜耗与负载系数的平方成正比。并认为铜耗与负载系数的平方成正比。并认为铜耗与负载系数的平方成正比。并认为铜耗与负

18、载系数的平方成正比。（3 3）计算计算计算计算P P2 2时，忽略负载运行时二次侧电压的变化。时，忽略负载运行时二次侧电压的变化。时，忽略负载运行时二次侧电压的变化。时，忽略负载运行时二次侧电压的变化。77电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院单相变压器：三相变压器：P2的计算的计算:若忽略二次侧端电压在负载时的变化，则：若忽略二次侧端电压在负载时的变化，则：以上两式的结果是一样的,78电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院可变损耗代入，不变损耗，计算：，计算：79电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院变压器的效率公式：变压器的效率公式：一定时，一定时，一定时，曲线 称为效率特性曲线。=

19、0，=0；较小时，较小时，2PkN(铜耗铜耗)P0(铁耗铁耗)，随随的增大而增大；的增大而增大；较大时，较大时，2PkNP0，随随的增大的而下降。的增大的而下降。80电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院在在的的增增加加过过程程中中，有有一一值值对对应应的的效效率率达达到到最最大大，此此值值可可用用微微分法求得，即分法求得，即通常，通常，条件下，中小型变压器的效率约条件下，中小型变压器的效率约为为0.950.98，大型变压器的效率一般在，大型变压器的效率一般在0.99以上。以上。当当铜铜耗耗等等于于铁铁耗耗时时，变变压压器器的的效效率率达达到到最最高高，但但这这是是指指的的瞬瞬时时工工作作效

20、效率率，对对实实际际电电力力变变压压器器，P0是是常常年年损损耗耗，而而负负载载系系数数随时间变化较大，故随时间变化较大，故pkN/p0=67.5。813.33.3三相变压器三相变压器三相变压器三相变压器3.3.13.3.1三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磁路系统三相变压器的磁路系统3.3.23.3.2三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统联接组联接组联接组联接组3.3.33.3.3三相变压器绕组联接法和磁路系统对空载电动势波三相变压器绕组联接法和磁路系统对空载电动势波三相变压器绕组联接法和磁路系统对空载电动势波三相变压器绕组联接法

21、和磁路系统对空载电动势波形的影响形的影响形的影响形的影响电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院3.3.1三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统三相变压器按磁路可分为三相变压器按磁路可分为组式变压器组式变压器和和心式变压器心式变压器两类。两类。三相组式变压器：由三台单相变压器组成，各相主磁通都有三相组式变压器：由三台单相变压器组成，各相主磁通都有自己独立的磁路，互不相关联。自己独立的磁路，互不相关联。n铁心独立，磁路不关联铁心独立，磁路不关联n各相磁路的磁阻相同各相磁路的磁阻相同n当当三三相相绕绕组组接接对对称称三三相相电电压压时时，各各相相激激磁磁电电流流和和磁通对称磁通对称83电气工程与

22、自动化学院电气工程与自动化学院三相心式变压器：铁心结构由三相组式变压器铁心演变而三相心式变压器：铁心结构由三相组式变压器铁心演变而来，各相磁路是彼此关联的。来，各相磁路是彼此关联的。n当当外外施施电电压压为为对对称称三三相相电电压压，三三相相磁磁通通也也对对称称，其其总总和和 A+B+c=0，即在任意瞬间中间芯柱磁通为零，即在任意瞬间中间芯柱磁通为零n在结构上省去中间的心柱在结构上省去中间的心柱n将三相铁心布置在同一平面内将三相铁心布置在同一平面内84电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院三相心式变压器磁路特点三相心式变压器磁路特点磁路彼此关联，一相磁路以另外磁路彼此关联，一相磁路以另外两两

23、相磁路作为闭合磁路；相磁路作为闭合磁路；三三相相磁磁路路长长度度不不相相等等，中中间间B相相磁磁路路较较短短，两两边边A、C相相磁磁路路较长；较长；A、C相相磁磁阻阻也也较较B相相大大，当当外外施施三三相相对对称称电电压压时时，三三相相空空载载电流不相等，即电流不相等，即B相较小，相较小，A、C相较大；相较大；与与负负载载电电流流相相比比，激激磁磁电电流流很很小小（0.6%2.5%额额定定电电流流），若负载对称，三相电流基本对称。若负载对称，三相电流基本对称。85电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院一、连接法一、连接法 为为了了说说明明连连接接方方法法，首首先先对对绕绕组组的的首首端端、末

24、末端端的的标标记记作作如如下下表的规定：表的规定：绕组名称绕组名称首端首端末端末端中性点中性点高压绕组高压绕组A A，B B，C C X X，Y Y，Z ZO O低压绕组低压绕组a a，b b，c cx x，y y，z zo o 3.3.2三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统不论是高压绕组或是低压绕组，标准规定只采用：星形接法，用符号Y表示 三角形接法，用符号D表示86电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院 星形接法p把把三三相相绕绕组组的的三三个个末末端端连连在在一一起起，而而把把它它们们的首端引出的首端引出p以字母以字母Y/y表示表示p若若中中点点引引出出，以以字字母母N/n表示表示

25、逆时针方向：逆时针方向：A超前超前B超前超前C各各120度度87电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院 三角形接法三角形接法p把把一一相相的的末末端端和和另另一一相相的的首首端端连连接接起起来来，顺顺序序连连接接成成一一闭闭合电路合电路p以字母以字母D/d表示表示p两种连接顺序两种连接顺序ppAX-CZ-BYAX-CZ-BYppAX-BY-CZAX-BY-CZ88电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院 绕组接法表示绕组接法表示高压绕组接法用大写字母表示，低压绕组接法用小写字母表示高压绕组接法用大写字母表示，低压绕组接法用小写字母表示p单相变压器：单相变压器：I，ip三相变压器：三相变压器：

26、Y，y或或YN，y或或Y，yn；Y，d或或YN，d；D，y或或D，yn；D，d。89电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院二、连接组二、连接组单单相相变变压压器器的的高高、低低压压绕绕组组都都绕绕在在同同一一个个铁铁心心柱柱上上，它它们们被被同同一一个个主主磁磁通通所所交交链链，因因此此在在高高、低低压压绕绕组组中中感感应应电电动动势势的的相相位位关关系只有两种可能：系只有两种可能：90电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院 同名端同名端同同名名端端，即即为为电电流流流流入入端端，用用来来表表示示绕组的绕向绕组的绕向在在同同一一瞬瞬间间，高高压压绕绕组组的的某某一一端端为为正正电电位位，低

27、低压压绕绕组组上上也也必必定定有有一一个个端端点点的的电电位位也也为为正正，称称这这两两个个对对应应端端点点为为同同名名端端，在绕组旁边用符号在绕组旁边用符号表示。表示。91电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院 从从高高压压绕绕组组首首端端A A和和低低压压绕绕组组首首端端a a出出发发，若若两两绕绕组组绕绕向向相相同同，即即A A和和a a为同名端，则两绕组电动势相位相同。为同名端，则两绕组电动势相位相同。单相变压器（两绕组同绕向）单相变压器（两绕组同绕向）单相变压器（两绕组同绕向）单相变压器（两绕组同绕向）物理电路物理电路 向量图向量图 等效电路等效电路 同名端同标记同名端同标记92电

28、气工程与自动化学院电气工程与自动化学院 从从高高压压绕绕组组首首端端A A和和低低压压绕绕组组首首端端a a出出发发，若若两两绕绕组组绕绕向向相相反时，即反时，即A和和x为同名端，则两绕组电动势相位相反。为同名端，则两绕组电动势相位相反。单相变压器（两绕组反绕向）单相变压器（两绕组反绕向）单相变压器（两绕组反绕向）单相变压器（两绕组反绕向）物理电路物理电路 向量图向量图 等效电路等效电路 同名端异标记同名端异标记93电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院从上面两个图中的等效电路可以得出下面的规律：94电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院 连接组的时钟表示连接组的时钟表示同同名名端端同同标

29、标记记：高高、低低压压绕绕组组感感应应电电动动势势相相位位差差为为0，短短针针指指向向0点点，用用时时钟钟表表示法为示法为I,i0同同名名端端异异标标记记：高高、低低压压绕绕组组感感应应电电动动势势相相位位差差为为180，短短针针指指向向6点点，用用时时钟钟表示法为表示法为I,i6单相变压器：单相变压器：将高压绕组电动势相量作为长针，指向将高压绕组电动势相量作为长针，指向1212点；点；将低压绕组电动势相量作为短针，所指钟点作将低压绕组电动势相量作为短针，所指钟点作为该连接组组号。为该连接组组号。95电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院三相变压器：三相变压器：将高、低压绕组两个线电压三角形

30、重心重合，将高、低压绕组两个线电压三角形重心重合，将高压侧相电动势将高压侧相电动势矢量作为时钟长矢量作为时钟长针，指向针，指向12点；把低压侧线电压三角形中对点；把低压侧线电压三角形中对应的应的矢量作为短针，所指钟点即为矢量作为短针，所指钟点即为该连接组组号。该连接组组号。连接组号须根据高、低绕组的同名端和绕组连接方式确定。连接组号须根据高、低绕组的同名端和绕组连接方式确定。96电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院 星接时相、线电动势关系星接时相、线电动势关系相、线电动势关系：相、线电动势关系：相电动势：相电动势：、线电动势：线电动势：、97电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院 角接时

31、相、线电动势关系角接时相、线电动势关系98电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院例例1Y，y0连接组连接组（1）作出高压侧相、线电动势相量图，满足）作出高压侧相、线电动势相量图，满足；（2）对于）对于Aa心柱，心柱，A、a都是首端又是同名端，都是首端又是同名端，、同方向，同同方向，同理理与与、与与同方向；同方向；（3）根据）根据IEC标准，以标准，以oA表示表示，以，以oa表示表示，滞后滞后零角零角度，即组号为度，即组号为0，连接组为，连接组为Y，y0。Y，y0连接组连接组99电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院例例2Y，y4连接组连接组（1）作出高压侧相、线电动势相量图，满足）作出高压

32、侧相、线电动势相量图，满足；（2）对对于于Ac心心柱柱，A、c都都是是首首端端又又是是同同名名端端，、同同方方向向，同理同理与与、与与同方向同方向（3）滞后滞后120，即组号为，即组号为4，连接组为，连接组为Y，y4。Y，y4联接组联接组100电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院例例3Yd11连接组连接组（1）作出高压侧相、线电动势相量图，满足）作出高压侧相、线电动势相量图，满足；（2）对于）对于Aa心柱，心柱，与与反方向，同理反方向，同理与与反方向，反方向，与与反方向，作相量三角形反方向，作相量三角形abc（3）连接）连接oA作长针，作长针，oa作短针，作短针，oa滞后于滞后于oA330

33、，即组号为，即组号为11，连接组为，连接组为Y，d11。Y，d11连接组连接组101电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院例例4D，y5连接组连接组（1）作出）作出D，y5连接组的相量图连接组的相量图（2）将高压侧绕组连接成三角形接法）将高压侧绕组连接成三角形接法（3）根据相量图，连接低压侧绕组）根据相量图，连接低压侧绕组102电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院三相变压器组别总结：三相变压器组别总结：pY，y联结方式，只能得到偶数的连接组别，即联结方式，只能得到偶数的连接组别，即有有0、2、4、6、8、10共六个组号；共六个组号；pY，d或或D，y联结方式，只能得到奇数的联结组别，即有

34、联结方式，只能得到奇数的联结组别，即有1、3、5、7、9、11六个组号；六个组号；p三相双绕组电力变压器的标准连接组：三相双绕组电力变压器的标准连接组：Y，yn0、Y，d11、YN，d11、YN，y0和和Y，y0；p我国国家标准规定对我国国家标准规定对1600kVA以下的配电变压器采用以下的配电变压器采用Y，y0、D，y11；而大于；而大于1600kVA的电力变压器采用的电力变压器采用Y，d11、D，y11。103电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院一、单相变压器一、单相变压器3.3.3绕组联接法和磁路系统对空载电动势波形的影响绕组联接法和磁路系统对空载电动势波形的影响磁化曲线的非线性磁化

35、曲线的非线性正弦波电流产生的磁通波形正弦波电流产生的磁通波形正弦波磁通产生的电流波形正弦波磁通产生的电流波形正弦波磁通产生的电流波形正弦波磁通产生的电流波形磁通正弦时，电流含三次谐波；磁通正弦时，电流含三次谐波；电流正弦时，磁通含三次谐波。电流正弦时，磁通含三次谐波。104电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院二、二、Y，y连接的三相变压器连接的三相变压器由由于于三三相相电电流流的的三三次次谐谐波波在在时时间间上上同同相相位位，一一次次侧侧为为Y Y接接的的三三相相绕绕组组中中，三三次次谐谐波波不不能能流流通通，即即励励磁磁电电流流不不含含有有三三次次谐谐波波而而接接近正弦波。近正弦波。三相

36、组式变压器三相组式变压器p当励磁电流呈正弦波时，主磁通呈平顶波，含有三次谐波分量；当励磁电流呈正弦波时，主磁通呈平顶波，含有三次谐波分量；p由于各相磁路相互独立，三次谐波磁通可以沿各自铁心闭合；由于各相磁路相互独立，三次谐波磁通可以沿各自铁心闭合；p一、二次绕组中除了基波磁通感应的基波电动势外，还有一、二次绕组中除了基波磁通感应的基波电动势外，还有3次谐波感应次谐波感应的谐波电动势；的谐波电动势；p三次谐波电动势幅值可达基波幅值的三次谐波电动势幅值可达基波幅值的45至至60甚至更大。甚至更大。平顶波磁通产生的电动势波形平顶波磁通产生的电动势波形三相组式变压器不能采用三相组式变压器不能采用Y Y

37、，y y联接联接105电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院 三相芯式变压器三相芯式变压器pp当励磁电流呈正弦波时，主磁通呈平顶波，含有三次谐波分量当励磁电流呈正弦波时，主磁通呈平顶波，含有三次谐波分量当励磁电流呈正弦波时，主磁通呈平顶波，含有三次谐波分量当励磁电流呈正弦波时，主磁通呈平顶波，含有三次谐波分量；pp各相磁路相互关联，由于三相同相位，三次谐波不能沿铁心闭合，只各相磁路相互关联，由于三相同相位，三次谐波不能沿铁心闭合，只各相磁路相互关联，由于三相同相位，三次谐波不能沿铁心闭合，只各相磁路相互关联，由于三相同相位，三次谐波不能沿铁心闭合，只能借道油箱壁闭合，因此三次谐波被大量削弱，

38、主磁通接近正弦波；能借道油箱壁闭合，因此三次谐波被大量削弱，主磁通接近正弦波；能借道油箱壁闭合，因此三次谐波被大量削弱，主磁通接近正弦波；能借道油箱壁闭合，因此三次谐波被大量削弱，主磁通接近正弦波；pp变压器容量不大于变压器容量不大于变压器容量不大于变压器容量不大于1600kVA1600kVA才采用这种联接组。才采用这种联接组。才采用这种联接组。才采用这种联接组。三相心式铁心中三次谐波磁通三相心式铁心中三次谐波磁通三相心式铁心中三次谐波磁通三相心式铁心中三次谐波磁通106电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院若若一一次次侧侧绕绕组组角角接接，三三相相同同相相位位的的三三次次谐谐波波电电流流可

39、可以以流流通通，因因此此励励磁磁电电流流中中存存在在所所需需要要的的三三次次谐谐波波分分量量，从从而而使使主主磁磁通通及及相相电动势呈正弦波。电动势呈正弦波。主主磁磁通通取取决决于于一一、二二次次侧侧绕绕组组的的合合成成磁磁动动势势，所所以以角角接接的的绕绕组组在在一一次次侧侧或或二二次次侧侧没没有有区区别别，故故上上述述结结论论也也适适合合于于Y，d联联接接的的三相变压器。三相变压器。我我国国制制造造的的1600kVA以以上上的的变变压压器器，一一次次侧侧、二二次次侧侧总总有有一一方方是是角接。角接。三角形绕组中的三次谐波三角形绕组中的三次谐波三、三、Y，d和和D，y连接的三相变压器连接的三

40、相变压器107电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院小小结结磁磁路路系系统统分分为为各各相相磁磁路路彼彼此此独独立立的的三三相相变变压压器器组组和和各各相相磁磁路路彼此相关的三相铁芯式变压器彼此相关的三相铁芯式变压器初初级级绕绕组组、次次级级绕绕组组，可可以以接接成成星星形形，也也可可以以接接成成三三角角形形。初初级级、次次级级侧侧对对应应线线电电势势(或或电电压压)间间的的相相位位关关系系与与绕绕组组绕绕向向、标标志志和和三三相相绕绕组组的的连连接接方方法法有有关关。其其相相位位差差均均为为3030 的的倍倍数数，通常用时钟表示法来表明其连接组别通常用时钟表示法来表明其连接组别不不同同磁磁

41、路路结结构构和和不不同同连连接接方方法法的的三三相相变变压压器器，其其激激磁磁电电流流中中的三次谐波分量流通情况不同的三次谐波分量流通情况不同Y Y或或D D型接法在线电势中都不存在三次谐波。型接法在线电势中都不存在三次谐波。1083.43.4变压器并联运行变压器并联运行变压器并联运行变压器并联运行3.4.13.4.1变比不等的变压器并联运行变比不等的变压器并联运行变比不等的变压器并联运行变比不等的变压器并联运行3.4.23.4.2连接组号不同时变压器并联运行连接组号不同时变压器并联运行连接组号不同时变压器并联运行连接组号不同时变压器并联运行3.4.33.4.3短路阻抗不等时变压器的并联运行短

42、路阻抗不等时变压器的并联运行短路阻抗不等时变压器的并联运行短路阻抗不等时变压器的并联运行2.2.重点：并联运行的变压器负载分配问题。重点：并联运行的变压器负载分配问题。1.1.主要内容：变压器并联运行的条件；逐一分析不满足条件时主要内容：变压器并联运行的条件；逐一分析不满足条件时出现的问题。出现的问题。电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院一、变压器并联运行的意义一、变压器并联运行的意义 变变压压器器并并联联运运行行：将将两两台台或或多多台台变变压压器器的的一一、二二次次绕绕组组分别接在各自的公共母线上，同时对负载供电。分别接在各自的公共母线上，同时对负载供电。110电气工程与自动化学院电气

43、工程与自动化学院1 1 1 1、并联的必要性、并联的必要性、并联的必要性、并联的必要性2 2、并联运行变压器的理想运行情况、并联运行变压器的理想运行情况1.1.空载运行时，各台变压器间无环流；空载运行时，各台变压器间无环流；2.2.负载运行时，各台变压器分担的负载电流与它们的额定容负载运行时，各台变压器分担的负载电流与它们的额定容量成正比关系。量成正比关系。(1)(1)适适应应用用电电量量的的增增加加随随着着负负载载的的发发展展，必必须须相相应应地地增增加加变变压压器容量及台数；器容量及台数；(2)(2)提提高高运运行行效效率率当当负负载载随随着着季季节节或或昼昼夜夜有有较较大大的的变变化化时

44、时、根根据需要调节投入变压器的台数；据需要调节投入变压器的台数；(3)(3)提提高高供供电电可可靠靠性性允允许许其其中中部部分分变变压压器器由由于于检检修修或或故故障障退退出并联。出并联。111电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院二、二、变压器并联运行的理想条件变压器并联运行的理想条件变压器原边接在同一母线上，需要副边也并联变压器原边接在同一母线上，需要副边也并联112电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院理想的并联运行条件理想的并联运行条件内内部部不不会会产产生生环环流流空空载载时时，各各变变压压器器的的相相应应的的二二次次侧侧电压必须相等且同相位；电压必须相等且同相位；使使全全部部装

45、装置置容容量量获获得得最最大大程程度度的的应应用用在在有有负负载载时时，各各变变压压器器所所分分担担的的负负载载电电流流应应该该与与它它们们的的容容量量成成正正比比例例，各各变压器均可同时达到满载状态；变压器均可同时达到满载状态；每每台台变变压压器器所所分分担担的的负负载载电电流流均均为为最最小小各各变变压压器器的的负负载载电电流流都都应应同同相相位位，则则总总的的负负载载电电流流是是各各负负载载电电流流的的代代数数和和；当当总总的的负负载载电电流流为为一一定定值值时时，每每台台变变压压器器的的铜铜耗耗为为最最小，运行经济。小，运行经济。113电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院3.4.1

46、变比不等的变压器并联运行变比不等的变压器并联运行设设两两台台变变压压器器连连接接组组号号相相同同，变变比比不不等等，将将一一次次侧侧各各物物理理量量折折算算到到二二次次侧侧，并并忽忽略略励励磁磁电电流流，则则得得到到并并联联运运行行时时的的简简化化等效电路。等效电路。在空载时，两变压器绕组在空载时，两变压器绕组之间的环流为：之间的环流为：结论：要求变比结论：要求变比k 相差小于相差小于0.5%114电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院3.4.2连接组号不同时对变压器并联运行的影响连接组号不同时对变压器并联运行的影响连连接接组组号号不不同同的的变变压压器器，虽虽然然一一、二二次次侧侧额额定定

47、电电压压相相同同，但但二二次次侧侧电电压压相相量量的的相相位位至少相差至少相差30。例例如如Yy0与与Yd11一一次次侧侧接接入入电电网网，二二次次侧侧电电压压就就相相差差30，相量差为：，相量差为：由由于于短短路路阻阻抗抗很很小小，将将在在两两变变压压器器绕绕组组中中产产生生很很大大的的空空载载环环流流，其其值值将将达达到到额额定定电电流的流的5.2倍，这是绝对不允许的。倍，这是绝对不允许的。Yy0Yy0与与Yd11Yd11两变压器并联时两变压器并联时二次侧电压相量二次侧电压相量结论：连接组号不同的变压器不能并联运行结论：连接组号不同的变压器不能并联运行115电气工程与自动化学院电气工程与自

48、动化学院3.4.3 3.4.3 短路阻抗不等时变压器的并联运行短路阻抗不等时变压器的并联运行 设设两两台台变变压压器器一一、二二次次额额定定电电压压对对应应相相等等，连连接接组组号号相相同同，即即满满足足了了上上述述条条件件，可可以以把把变变压压器器并并联联在在一一起起，略略去去励励磁磁电电流流，得变压器并联运行时的等效电路。得变压器并联运行时的等效电路。116电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院由由于于两两并并联联的的变变压压器器容容量量不不等等，故故应应从从标标么么值值来来判判断断负负载载电流的分配是否合理电流的分配是否合理对对于于容容量量相相差差不不太太大大的的两两台台变变压压器器，

49、其其短短路路阻阻抗抗的的阻阻抗抗角角差异不大，故负载系数仅仅取决于短路阻抗的模差异不大，故负载系数仅仅取决于短路阻抗的模并并联联运运行行的的变变压压器器其其负负载载系系数数与与其其短短路路阻阻抗抗的的标标么么值值成成反反比，标么值小的变压器先达到满载比，标么值小的变压器先达到满载结论：变压器容量之比小于结论：变压器容量之比小于3，漏阻抗标幺值之差小于，漏阻抗标幺值之差小于10%117电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院总结总结变压器并联运行需满足条件：变压器并联运行需满足条件：1)一、二次侧的额定电压要相同（一、二次侧的额定电压要相同（k相等）；相等）；2)二次侧电压对一次侧电压的相位移相

50、同（连接组号相同）；二次侧电压对一次侧电压的相位移相同（连接组号相同）；3)短路阻抗标幺值短路阻抗标幺值相等。相等。相差小于相差小于10%，额定容量，额定容量SN的比值不小于的比值不小于3变比变比 k 相差小于相差小于0.5%（必要条件必要条件)118电气工程与自动化学院电气工程与自动化学院变压器连接组变压器连接组Y，d11连接组连接组D，y5连接组连接组1193.7 3.7 3.7 3.7 特殊用途的变压器特殊用途的变压器特殊用途的变压器特殊用途的变压器3.7.1 3.7.1 3.7.1 3.7.1 三绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器 三三绕绕组组变变压压器器可可以以连连接接不