三相变压器及其并联运行——【变压器资料】
第三章 三相变压器及其并联运行

B A C b B C
Σ Ф =0
ФA
ФC
A
a
c
图3.2 三相芯式变压器的磁路系统
特点: (1)各相磁路彼此关联,每相磁通都要通过另外 两相闭合。 (2)当变压器外施电源电压对称时,三相磁通是 对称的; (3)三相空载电流也是对称的。
第二节
三相变压器的连接组别
作用:连接组别用来反映变压器高、低压侧绕 组的连接方式,以及高、低压侧绕组对应线电势的 相位关系。 绕组采用不同的连接方式,变压器的高、低压 侧对应线电势(或电压)的相位关系会不同。 一、同极性端(同名端) 同极性端定义:同极性端是指交链同一磁通的 两个绕组瞬时极性相同的端子,用符号“*”标出。 未标注的两个端子也是同极性端。
c
C
x
z
(b) Y,y0或Y,y12连接组
时钟 12点或0点
A B E AB * * C * B
EA
EB
X a E b ab
EC
Y Z c c
E AB
EB
ZX Y
B/b
Ec Ea a Eb
A
EA
EC
C
顺 时
Ea
*
Eb
Ec
* y (a) *
(b) Y,d11连接组
B/b 顺 时
C
A/a
C
针
C/c
综上所述,三相变压器的连接组别与高、低压 绕组的连接方式、绕组的绕向及端头标志有关。改 变其中任意一个因素,都将影响变压器的连接组别。 三相变压器连接组别的数字共12个,即: (1)当高低压绕组连接方式相同时,连接组别 数字必定为偶数,即0、2、4、6、8、10; (2)高低压绕组连接方式不同时,连接组别数 字必定为奇数,即1、3、5、7、9、11。
变压器的并联运行

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电机学教案, 太原工业学院自动化系
温志明,wasxty_99@
电机学
变压器并联运行条件分析
3、负载时各变压器所分担的电流,应该与总的 负载电流同相位。这样当总的负载电流一定 时,各变压器所分担的电流最小;如果各变 压器所分担的电流一定时,则总的负载电流 最大。
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电机学
变压器并联运行条件分析
根据电路图,会有如下方程式:
I LI Z KII I2 Z KI Z KII
I LII
Z KI Z KII Z KI
I LI Z KII I LII Z KI
在并联变压器之间负载电流按其与阻抗成反比分配。
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变压器并联运行
例:两台三相变压器并联运行,其连接组别和变比 均相同,SNI=1000kVA,UkI=5.5%,SNII=1600kVA, UkII=6.5%,试求: (1)当总负载为2600kVA时,各台变压器分担的 负载各为多少? (2)在不使任何一台变压器过载时,最大的输 出功率?设备的利用率为多少?
1 Z kI SI n S 1 Z i 1 ki
1 Z kII S II n S 1 Z i 1 ki
1 Z kn Sn n S 1 Z i 1 ki
S:为并联系统的总功率
SΙ、 SII、 Sn为各变压器承担的功率
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电机学
变压器并联运行的定义
变压器的并联运行

1 2 3
* * S1* S 2 S3
S1* 1
* * S2 S3 1
2)若短路阻抗标幺值不相等,则短路阻抗标幺值小者先达到满 载。实际运行时,为了使并联运行时不浪费设备容量,要求各变
压器的短路阻抗标么值不超过平均值的10%。 3)为了使各并联运行的变压器副边电流同相位,各变压器的短 路电抗和短路电阻之比应相等,此时总负载电流是各变压器副边 电流的算术和。
所以 C m sin( 90 ) m cos
因此 t m cos(t ) m cose
r1 t Lav
u1
0
u1
讨论:由上式可知 1)当α =90’时合闸,则合闸时的磁通为
t m cos(t 90 ) m sin t
U 1 k
Z k1
I 1 I 2 I
Zk 2
U 2
图5-3 变比和联结组相同时两台 变压器并联时的简化等效电路
I1 / I N 1 Z k 2 / I N 1 Z k 2 I N 2 I 2 / I N 2 Z k1 / I N 2 Z k1I N 1
上式等号右边分子、分母除以额定电压
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
变压器在稳态运行时,电压、电流、电动势和磁通的幅值基本保持不变。但在 变压器的运行情况遭到较大的扰动时,如合闸、负载突然变化,副边突然短路、 遭受雷击等,这些情况叫瞬态情况。在瞬态情况中,变压器从一种稳定运行状 态过渡到另一种稳定运行状态,这一过程称为瞬态过程或过渡过程。
研究变压器的瞬态过程的必要性
图5-3 变比和联结组相同时两台 变压器并联时的简化等效电路
§5-3变比相同而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运行时的负载分配
第三章 三相变压器及运行

第三章 三相变压器及运行目录第一节 三相变压器的磁路 (1)第二节 三相变压器的连接组 (2)第三节 三相变压器绕组连接法及其磁路系统对电动势波形的影响 (5)第四节 变压器的并联运行 (7)小结 (11)思考题 (12)第一节 三相变压器的磁路三相变压器的磁路系统可分为各相磁路彼此独立和各相磁路彼此相关两类。
一、各相磁路彼此独立如把三个完全相同的单相变压器的绕组按一定方式作三相连接便构成为三相变压器,常称为三相变压器组,如图3-1所示。
这种变压器的各相磁路是彼此独立的,各相主磁通以各自铁芯作为磁路。
因为各相磁路的磁阻相同,当三相绕组接对称的三相电压时,各相的励磁电流也相等。
图3-1 三相变压器组的磁路系统二、各相磁路彼此相关如果把图3-1的三个单相铁芯合并成如图3-2(a)所示的结构,图中,通过中间三个芯柱的磁通便等于三相磁通的总和。
当外施电压为对称三相电压,三相磁通也对称,其总和,即在任意瞬间,中间芯柱磁通为零。
因此,在结构上可省去中间的芯柱,如图3-2(b)所示。
这时,三相磁通的流通情形和星形接法的电路相似,在任一瞬间各相磁通均以其它两相为回路,仍满足了对称要求。
为生产工艺简便,在实际制作时常把三个芯柱排列在同一平面上,如图3-2(c)所示。
人们称这种变压器为三相三铁芯柱变压器,或简称为三相铁芯式变压器。
三芯柱变压器中间相的磁路较短,即使外施电压为对称三相电压,三相励磁电流也不完全对称,其中间相励磁电流较其余两相为小。
但是与负载电流相比励磁电流很小,如负载对称,仍然可以认为三相电流对称。
图3-2 三相铁芯式变压器的磁路系统第二节三相变压器的连接组一、三相变压器绕组的接法在三相变压器中,我们用大写字母A、B、C表示高压绕组的首端,用X、Y、Z表示高压绕组的末端,用小写字母a、b、c表示低压绕组的首端,用x、y、z表示低压绕组的末端。
对于电力变压器,不论是高压绕组或是低压绕组,我国电力变压器标准规定只采用星形接法或三角形接法。
三相变压器

三相变压器的联结组
三相绕组的联结: 三相绕组的联结:星形联结和三角形联结 三相变压器绕组的首、末端标志如下: 三相变压器绕组的首、末端标志如下: A、B、C代表高压绕组的首端,X、Y、Z代表高压绕组的末端 代表高压绕组的首端, 代表低压绕组的首端, a、b、c代表低压绕组的首端,x、y、z代表低压绕组的末端 在三相变压器中, 在三相变压器中,我国主要采用星形联结和三角形联结两种
b相,现标为a相:把c相作为 相;把a相作为 相。原边的 相绕组 相 现标为 相 相作为b相 相作为c相 原边的A相绕组 相作为 相作为 实际上和副边的c相绕组同套在一个铁心柱上 实际上和副边的 相绕组同套在一个铁心柱上
A
B
C
A
c
X c
Y a
Z b
b
o
c yx z (b)
a
C
B
z
x
(a)
y
b
a
图 3-11 Y,y4联 组 结
三相变压器
三相变压器
本章研究的重点问题 目前各国电力系统均采用三相制, 目前各国电力系统均采用三相制,故使用得最广的是三相 变压器。 变压器。 从运行原理上看,三相变压器在对称负载下运行时, 从运行原理上看,三相变压器在对称负载下运行时,各 相的电压、电流幅值相等,相位互差120 120度 相的电压、电流幅值相等,相位互差120度,故可以取三相中 的任一相来研究, 的任一相来研究,即三相问题可以简化成单相问题 所列的基本方程式、等效电路、 所列的基本方程式、等效电路、相量图以及性能计算公 式等等, 式等等,对于三相变压器仍然适用 本章将研究三相变压器的几个特殊问题。即磁路系统、 本章将研究三相变压器的几个特殊问题。即磁路系统、联 结组、电动势、空载电流及磁通波形, 结组、电动势、空载电流及磁通波形,以及不对称运行等问题
三相变压器的并联运行

六、思考,小结
1、变压器并联运行的理想条件?并联时如何满足
这些条件? (重点)
2、变压器并联运行的负载分配?(重点)
20
3、三相电力变压器的并联运行
U V W U1 u1 V1 W1 w1 N U1 u1 W1 w1 N
Ⅰ
Ⅱ
V1
v1
v1
u v w
N
将两台或两台以上 变压器的原、副绕 组分别并联到原边 和副边的公共母线 上,共同向负载供 电的方式,称为变 压器的并联运行。
三、变压器理想并联运行的条件
1)空载时并联各变压器二次侧间没有环流
2)带负载后各变压器的负载系数相等
3)负载时各变压器对应相的电流相位相同
4
四、并联运行的变压器必须满足以下三个条件
1)各变压器的额定电压相等,即变比相等
2) 各变压器的连结组别相同
3)各变压器短路阻抗的标么值相等
且短路电抗与短路电阻之比相等
13
例2:某变电所有两台变压器并联运行:
I
SNI 3200KVA
U1N / U2N 35/ 6.3kV UKI 6.9%
I I SNII 5600KVA U1N / U2N 35/ 6.3kV
试求:①输出总负载S=8000kVA时,每台分担多少负荷? ②输出最大总负荷为多少? 解:①
SNII 5600 0.881 4935KVA
②变压器I先满载,令
I 1
I SNI II SNII S
1 1 I : II : U KII / U KI Z kI* Z kII*
II UKI / U KII 0.92
S SNI 0.92 5600 8352KV当总负载为400KVA时,每台变压器应分担多少负载? 2.在每台变压器均不过载的情况下,并联组的最大输出是多少? 解: 两台变压器负载电流比为 两台变压器总输出容量为 两台变压器的负载分别为:
第三章 三相变压器及运行

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第二节 三相变压器的连接组 一、三相变压器绕组的接法 基本接法: 基本接法: 星形( ): ):三相末端相连 星形(Y):三相末端相连 三角形( ): ):相邻相首末端相连 三角形(D):相邻相首末端相连
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组合接法: 组合接法: Yy或YNy或Yyn:高压侧和低压侧都是星形接 或 或 : 某一侧的中性点可接地。 法,某一侧的中性点可接地。 Yd或YNd;高压侧星形接法,低压侧三角形 或 ;高压侧星形接法, 接法,高压侧的中性点可接地。 接法,高压侧的中性点可接地。 Dy或Dyn:高压侧三角形接法,低压侧星形接 或 :高压侧三角形接法, 低压侧的中性点可接地。 法,低压侧的中性点可接地。 Dd:高压侧和低压侧都是三角形接法。 :高压侧和低压侧都是三角形接法。 注意:只有星形接法才有中性点。 注意:只有星形接法才有中性点。
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二、连接组别及标准连接组 连接组:表示一、二次绕组电动势相位关系的一 连接组:表示一、二次绕组电动势相位关系的一 相位 种方法。 种方法。 同极性端: 同极性端:某一时刻高低压绕组上极性相同的对 应端点称为同极性端。 应端点称为同极性端。 注意:同极性端是客观存在的,它与高低压绕组 注意:同极性端是客观存在的, 客观存在的 相对绕向有关 有关。 的相对绕向有关。 首末端: 首末端:绕组的两个端 人为地指定其中一个 点,人为地指定其中一个 是首端, 是首端,则另一个就是末 端。
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四、附加 d 连接绕组的 Yy 变压器 大容量的变压器如需要接成Yy形式, 大容量的变压器如需要接成 形式,必须在铁芯柱 形式 连接的绕组, 上另外安装一套 d 连接的绕组,该绕组可以为变压 器提供励磁所需的三次谐波电流分量。 器提供励磁所需的三次谐波电流分量。
第3章 三相变压器

C A B A B 0 A B C C A B C
三铁心柱变压器的形成
、U 、U 三相对称 U A B C
、 、 三相对称 A B C
c
y
E b
A E a
a
C
x z b
E ab
x
y
z
联结组标号:Yy6
2)Yd联结
低压绕组的联结顺序:ax→cz→by→ax
A E AB B E A E B E C
C
B
E AB
E B
X
Y
Z
a E ab b E a E b E c
c
E Eab b
4.YDy联结
大容量电力变压器需要 采 用 Yy 联 结 时 , 可 另 加一个接成三角形的第 三绕组,以改善相电动 势波形。
A
a
I 3 c I 3
I 3
b
C
B
带附加D联结绕组的Yy联结变压器
三相变压器绕组联结方式和磁 路系统对相电动势波形的影响
Yy(包括Yyn)
三相变压器组 三铁心柱式
2)Yd联结
i0(正弦波)
A
E 23
a
(接近正
弦波)
I 23
E 23 E 23
b
C
c
B
1 (正弦波) 3 (正弦波)
e1 (正弦波) e13(正弦波)
e23(正弦波)
YD联结二次绕组中的3次谐波电流 与3相位基 本相反
i23 (正弦波)
23 (正弦波)
3
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E1 E 2
二、绕组首末端标志和同极性端对两绕组电势相位关系的影响
1、 绕组首末端标志
线圈名称
单相变压器 首端 末端
三相变压器 首端 末端 中点
高压绕组 A
X
A、B、 X、Y、
基本的三相连接方式有: Y,y连接 Y,d连接 D,y连接 D,d连接
由于变压器高、低压绕组对应线电势之间的相位差总是30°的倍数,所以常用“ 时钟法”来表示其相位关系。
A、B、C 三相对称
第一节 三相变压器的磁路系统 二、三相芯式变压器
ФB
B
ΣФ=0
Ф A
ФC
A
C
a
b
AB C
c
图3.2 三相芯式变压器的磁路系统
三相芯式变压器是由三相组式变压器演变而来的。由于三相磁通对称,其中 间铁芯柱磁通相量为零(三相磁通之和),因此可省去中间铁芯柱,再将三个铁 芯柱安排在同一平面上。
C
Z
N
低压绕组 a
x
a、b、 x、y、
c
z
n
规定:绕组相电势的正方向从首端指向末端。 如高压A相绕组相电势的正方 向从A指向X,相电势表示为 ,简写为 。
E AX
E A
2、绕组相电动势的表示方法 正方向规定:
高压绕组 首端A、B、C 末端X、Y、Z。 低压绕组 首端a、b、c 末端x、y、z。 符 号: 高压绕组 、 、 或 、 、 低压绕组 、 、 或 、 、
同极性端:指交链同一磁通的两个绕组瞬时极性相同(同为“+”或同为“-” )的端子,用符号“*”标出。未标注的两个端子也是同极性端。
同极性端确定方法:先假设磁通方向,母指指向磁通方向,右手顺着绕组绕向 握进去的两个绕组的对应端子就是同极性端。(另外两个也是同极性端)
可见,同极性端反映了两个绕组的相对绕向。
(b)
交链同一磁通的高、低压绕组标 注成首端是异极性端形式
图3-5 绕组首端是异极性端时电势相位关系
•
•
•
E1 E AX E A
•
•
•
E2 E ax E a
••
EAX 、E ax 反相位
重要结论 对于交链同一磁通的两个绕组: (1)首端是同极性端时,两个绕组的电势同相位; (2)首端是异极性端时,两个绕组的电势反相位。
三个首端A、B、C分别引出。
ECA
A
B
C
EAB
EBC
EA
EB
EC
X
Y
Z
B
EAB
EB
EBC
E AB E A E B
ZX EC
E BC E B EC
EA Y A
ECA
C ECA EC E A
图3-6 三相绕组Y形接线图和电动势相量图
2、三角形(D)
D连接是将三相绕组的首尾端顺次连接成闭合回路。 D形连接分为顺接和倒接两种接法。
第三章 三相变压器及其并联运行
第一节 三相变压器的磁路系统 第二节 三相变压器的连接组别 第三节 变压器的并联运行
第四节 变压器的使用、维护及常见故障处理方法 第五节 变压器的经济运行
I0
~ U1 EE11
1
I2 0
E 2 U 20
图2-1 变压器空载运行时的示意图
第一节 三相变压器的磁路系统
第二节 三相变压器的连接组别
连接组别作用:用来反映变压器高、低压侧绕组的连接方式,以及高、低压 侧绕组对应线电动势间的相位关系。
绕组采用不同的连接方式,变压器的高、低压侧对应线电势(或电压)的相 位关系会不同。
三、三相变压器高、低压绕组的连接方法
1、星形(Y) 以高压侧为例, Y形连接是将三相绕组的尾端X、Y、Z连接在一起,而把它们的
顺接是顺着电动势正方向按ax-by-cz的顺序连接
Eca
Eab a
Ebc
b
c
Ea
Eb
Ec
x
y
z
•
•
Ea E ab
Eab=Ea
zz,aa
•
• Eca=E
Ec E ca c c
b,xx b
E ab
E a
E E •
•
E E Ebc =Eb b
bc
bc
b
y cy,cy
E ca
E c
(a)顺接法
倒接是逆电动势正方向,按xa-yb-zc的顺序连接
三相相电压对称
A B C 0
ФB
B
ΣФ=0
Ф A
ФC
A
C
a
b
A
B
C
c
图3.2 三相芯式变压器的磁路系统
特点: (1)各相磁路彼此关联,每相磁通都要通过另外两相闭合。 (2)当变压器外施电源电压对称时,三相磁通是对称的; (3)三相空载电流也是对称的。
第二节 三相变压器的连接组别 一、同极性端(同名端)*Βιβλιοθήκη E 1*E 2
*
E 1
E 2
*
*
E1 E 2
(a)
(b)
(c)
图3-3 同极性端的确定和电势相位关系
*
E 1
*
E 2
(d)
*
E 1
*
E 2
*
E 1
E 2
*
*
E1 E 2
**
E 1
E 2
(a)
(b)
(c)
(d)
图3-3 同极性端的确定和电势相位关系
由前可知,从星端指向非星端,高、低压绕组的电势 、 都滞后磁通 90°
交链同一磁通的高、低压绕组标 注成首端是同极性端形式
(b)
图3-4 绕组首端是同极性端时电势相位关系
•
•
•
E1 E AX E A
•
•
•
E2 E ax E a
••
EAX 、E ax 同相位
3、同极性端对两绕组电势相位关系的影响
A*
E A E1
*x
E 2 E a
X
a
(a)
E a
E 2
E 1
EA
一、三相组式变压器 由三台完全相同的单相变压器按星形 (Y)或三角形(D)绕组连接而成。
特点: (1)各相磁路各自独立,互不关联; (2)当变压器外施电源电压对称时,三相磁通是对称的; (3)三相空载电流也是对称的。
•磁路特点:彼此关联,互为通路
A A B C 0
B C
A
B
C
U A、U B、UC 三相对称
Eca
Eab a
Ebc
b
c
zb •
•
Ebc E c
E ab E b
•
•
Eab Eb
Ea
Eb
Ec
xc Ebc E c E ca E a
x
y
z
ay
E ca E a
b 倒接法
目前,新国标只有顺连接。
四、三相变压器连接组别的确定
连接组别用来反映变压器高、低压侧绕组的连接方式,以及高、低压侧绕组对应 线电势的相位关系。
E AX
E BY
E CZ
E A
E ax
E by
E cz
E a
A*
E A E1
*a
E 2 E a
X
x
(a)
E 2 Ea E1 E A
(b)
图3-4 绕组首端是同极性端时电势相位关系
E B E C E b E c
3、同极性端对两绕组电势相位关系的影响
A*
E A E1
*a
E 2 E a
X
x
(a)
E 2 Ea E1 E A