三相变压器的不对称运行.ppt

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1、第五章第五章 三相变压器的不对称运行三相变压器的不对称运行 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变压器二次侧带了单相负载（如单相电炉或电焊机）带了单相负载（如单相电炉或电焊机）单相断电检修，另单相断电检修，另两相继续供电两相继续供电 不对称短路等都会引起变压器不对称运行。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，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。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对称分量法对称分量法；分析

2、各相序阻抗的物理概念；然后分析三相变压器分析各相序阻抗的物理概念；然后分析三相变压器Y,yn连接连接带单相负载的运行情况。带单相负载的运行情况。第一节第一节 对称分量法对称分量法定义：对称分量法是把实际不对称的三相系统，分解成正序、定义：对称分量法是把实际不对称的三相系统，分解成正序、负序和零序三组对称的三相系统。负序和零序三组对称的三相系统。已知对称的三相正序系统、负序已知对称的三相正序系统、负序系统、零序系统，表示不对称三系统、零序系统，表示不对称三相系统。相系统。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

3、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：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，另外两相则也可以表示出来。独立变量，另外两相则也可以表示出来。代入代入已知不对称的三相系统，来表已知不对称的三相系统，来表示对称的三相正序、负序和零示对称的三相正序、负序和零序系统。序系统。以上的分析均以电压为例，但同样适用于其他物理量。以上的分析均以电压为例，但同样适用于其他物理量。第二节第二节 各相序阻抗和等值电路

4、各相序阻抗和等值电路 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不同，对应的阻抗也变压器内部磁场分布情况不同，对应的阻抗也不同，它们的等值电路也不同。不同，它们的等值电路也不同。一、正序阻抗、负序阻抗及其等值电路一、正序阻抗、负序阻抗及其等值电路正序电流流经变压器绕组时，呈现的阻抗称为正序阻抗。正序电流流经变压器绕组时，呈现的阻抗

5、称为正序阻抗。负序电流流经变压器绕组时，呈现的阻抗称为负序阻抗。负序电流流经变压器绕组时，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

6、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。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情况绕组的连接方式决定了零序电流的流通情况Y连接连接：零序电流不能流通。因此在零序等：零序电流不能流通。因此在零序等值电路中值电路中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连接连接：零序电流能沿中线流通。因此零序等值电路的：零序电流能沿中线流通。因此零序等值电路的YN一一侧应为通路

7、。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：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生的压降相平衡，因此在零序等值电路的d连接一侧，相当于连接一侧，相当于内内部短路部短路，但从，但从外部外部看进去，应是看进去，应是开路开路。2、磁路结构的影响、磁路结构的影响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）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，因此零序励磁阻抗与对称运行时一样，即沿各自的铁心闭合，因此零序励磁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

8、序磁通不能沿铁）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闭合回路，只能像三次谐波磁通一样，沿油及油箱壁闭合，心形成闭合回路，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，对应零序励磁阻抗磁阻大，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：把二的方法：把二次侧三个绕组首尾串联接到单相电源上，次侧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，以模拟零序电流和零序磁通的流通情况，一次侧开路。一次侧开路。则从二次侧看的零序阻抗为则从二次侧看

9、的零序阻抗为:第三节第三节 三相变压器三相变压器Y,yn连接时的单相连接时的单相运行运行一、一二次侧电流一、一二次侧电流1）二次侧三相电流不对称：）二次侧三相电流不对称：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：2）忽略励磁电流，一次侧）忽略励磁电流，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：二次侧三相电流不结论：二次侧三相电流不对称，导致一次侧三相电对称，导致一次侧三相电流也不对称。流也不对称。二、单

10、相负载电流的计算二、单相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!1、三相组式变压器：、三相组式变压器：Zm0 Zm，即使负载阻抗即使负载阻抗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，由此可见，该种变压器该种变压器带单相负载时，不能向负载提供所需的带单相负载时，不能向负载提供所需的电流和功率，即电流和功率，即没有带单相负载的能力。没有带单相

11、负载的能力。2、三相心式变压器：、三相心式变压器：Zm0 很小，负载电流的大小主要由负载很小，负载电流的大小主要由负载阻抗阻抗ZL 的大小来决定，所以的大小来决定，所以该种结构的变压器，可以带单相负该种结构的变压器，可以带单相负载运行。载运行。三、中点移动现象三、中点移动现象副方电流不对称，推导出原方电流不对称。那么副方和原方的三相电压对称吗？副方电流不对称，推导出原方电流不对称。那么副方和原方的三相电压对称吗？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

12、压器一、二次侧的相电压都不对称，使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。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（外加电源电压）仍三相对称，在相量图中表现为相电压中点o 偏偏离了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取决于零序电流和磁路

13、结构零序电流和磁路结构。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很大，即使很小的零序电流也会产生很大的零序电动势生很大的零序电动势E0，中点移动大，相电压严重不对称。，中点移动大，相电压严重不对称。在极端情况下如发生一相短路，则该相电压为零，另两相电压在极端情况下如发生一相短路，则该相电压为零，另两相电压升为原来的升为原来的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电流，使之不超过额定电流的25%，中点移动就不大。因此，中点移动就不大。因此，这种结构的三相变压器可以单相运行。这种结构的三相变压器可以单相运行。