电机学辜承林(第三版)3(1)+三相变压器的不对称运行
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电机学三绕组变压器和自耦变压器
(b)升压布置
图4-1 三绕组变压器绕组的布置
1-高压绕组；2-中压绕组；3-低压绕组
§4-1 三绕组变压器
➢三绕组变压器的分类和用途
分类：
单相三绕组变压器 三相三绕组变压器
§4-1 三绕组变压器
用途：1）变电站中利用三绕组变压器由两个系统向一个负载
供电，如图4-2(a)所示。
2）发电厂利用三绕组变压器把发出的电压用两种电压
绕组变压器，原、副绕组匝数分别为
N1和N2 ，额定电压为U1N和U2N ， 额定电流为I1N和I2N ,其变比为
k N1 U1N N2 U2N
➢自耦变压器的结构特点
如果保持两个绕组的额定电压和额定电流不变，把原绕组和副 绕组顺极性串联起来作为新的原边。而副绕组还同时作为副边，它 的两个端点接到负载阻抗ZL，便演变成了一台降压自耦变压器。
Y,yn联结的三相变压器组不能带单相到中线的不对称负载。
三绕组变压器、自耦变压器和互感器
§4-1 三绕组变压器
➢什么是三绕组变压器 在同一铁心柱上绕上一个原绕组、两个副绕组或两个原绕
组一个副绕组。具有U1/U2/U3三种电压的变压器叫三绕组变压 器。(同心式绕组，铁心为心式结构)
§4-1 三绕组变压器
2
U k12 1
Z2 Z1
3
Z3
z k12
U k12 I k12
I k12
U k12
rk12
pk12
I
2 k12
xk12
z
2 k12
rk212
2
U k13 1
3
Z1
Z2
I k13
U k13
Z3
2 U k 23
电机学(下)不对称运行共92页文档
IL UB
IL 3
Z m 0
E0
E0
E0
1.4 感应电动机的不对称运行
1.4.1 各相序等效电路 1.4.2 电流和转矩的计算 1.4.3 三相感应电动机一相断线
1.4.1 三相感应电动机各相序等效电路
1/6
正序等效电路
R1
X 1
X 2
U1
I1
Rm
I2 Im
R 2 s
Xm
Z1R1jX1
ZmRmjX m
UA U UB a2U
UC aU
1.1 对称分量法
5/12
对称分量的公式表达（负序）
UA
s
UB
UC
负序分量
UA U UB aU UC a2U
1.1 对称分量法
6/12
对称分量的公式表达（零序）
UA 0
UB 0 s
UC 0
零序分量
UA0 U0 UB0 U0 UC0 U0
1.1 对称分量法
R1
X 1
X 2
U1
I1
Rm
Im
I2
R 2 2
s
Xm
不大的负序电压也能引起较大的负序电流，使电机 过热；负序磁场使损耗增加，效率降低。三相感应 电机不允许在较严重的不对称电压下长期运行。
1.4.1 三相感应电动机各相序等效电路
5/6
负序阻抗
Z
Z1
Zm
R2 2s
jX2
Zm
R2 2s
jX2
1.4.1 三相感应电动机各相序等效电路
X 2
Z1
Zm
R 2 2s
1.4.3 感应电动机一相断线运行
6/6
电机学-三绕组变压器和自耦变压器解析
输送到不同的电网。如图4-2(b)所示。
U1 110kV
～ U3 330kV
U1
U2 121kV
U2 220kV (a)
10.5kV (b)
242kV U3
图4-2 三绕组变压器的用途
§4-1 三绕组变压器
➢三绕组变压器的容量和标准联结组
容量：三绕组变压器的额定容量是指三个绕组中容量最大的一个
绕组的容量。为了使产品标准化起见，一般三个绕组的容
内容回顾
三相变压器的不对称运行
A a
3I0
b
0
C
Bc
Z1
Z 2
Z
0 m
(a)
YN,d联结
YN,d联结时，从YN方面看，零序阻抗
从d方面看，零序电流为零，零序阻抗
(b)
Z0
Z1
Z
0 m
Z
2
回顾
三相变压器的不对称运行
➢ Y,yn联结的单相负载运行
I
U
A
1 3
Z
0 m
ZL
对于三相变压器组，Zm0 = Zm，因此负载电流主要受 Zm0 的限制， 即使 负载阻抗 ZL 很小，负载电流也并不大。
F1 F2 F3 Fm
N1I1 N2 I2 N3I3 N1Im
I1
N2 N1
I2
N3 N1
I3
Im
I1 I2 I3 0
I1 I2 I3 Im
I2
I2 k12
, I3
I3 k13
3．三绕组变压器的电动势平衡方程式
A I1 U1 1 X
m 12 13
2 I2 Am
内容回顾
三相变压器的不对称运行
➢ 分析方法：－对称分量法 正序、负序、零序分量方法
变压器不对称运行的原因分析
变压器不对称运行的原因分析Through the process agreeme nt to achieve a uni fied action policy for differe nt people, so as to coord in ate acti on, reduce bli ndn ess, and make the work orderly.编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________变压器不对称运行的原因分析简介：该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。
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造成变压器的不对称运行，就大的方面说有三类原因：1、由于三相负载不一样，造成不对称运行例如小变压器供电给照明、电焊等负载，或有的变压器供电给电气机车用电及炼钢炉等具有单相性质的负载等。
这种负载不对称使流过变压器的三相电流不对称，由于三相电流不对称而使三相阻抗压降不对称，造成二次侧三相电压不对称。
电压不对称，对三相感应电动机和照明设备的运行是不利的。
但一般来说，由于变压器本身阻抗所造成的电压不对称程度是不大的。
这种不对称运行，主要需要考虑的是，在运行中要按丫/丫?-12接线的变压器的中线电流不超过低压线圈额定电流的25%。
2、由三台单相变压器组成三相变压器组当三相变压器组中一相损坏而用不同参数（如有不同阻抗电压或不同变比)的一相来代替时，会造成电流和电压的不对称。
这种变压器组，在运行时不仅本组的电流不对称，还会使其它与之相连的有接地中性线的变压器会产生地中电流，且其本身的可用容量小于三个单相变压器容量的总和。
可用容量和不对称程度取决于变压器参数的配合情况。
最新7三相变压器的不对称运行
零序等效电路
由以下几个步骤确定
（1）首先分析零序电流的来源； （2）确定初、次级侧相、线中的零序电流情况； （3）零序电流的等效电路； （4）对运行的影响。
(1)．YN，d接法的零序等效电路
IA0U Z A00
U A0 Z1Z2
初级、次级侧均能流通零序电流， 但是不能流向次级侧负载电路
YN，d接法的零序阻抗是一很小的阻抗。
（4）．Y，yn接法的零序等效电路
❖ 零序电流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U 果a 0 Z0 较I 大 a 0 ， 较Z 小0 的 中I a 线0 电流Z 会2 造Z 成m 相0
电压较大的不对称。其不对称的程度还 与变压器的磁路有关。
3.零序磁通在铁芯中流通路径
❖ 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。
❖ 零序磁通及其感应电势的大小与磁路系统有 关。
(1)．三相磁路独立
❖ 零序磁通路径与正序、负序磁路相同，磁阻 较小，激磁阻抗较大
Zm0=Zm=rm+jxm
(2)．三相磁路相关
小 结（2）
❖ 零序分量电流三相同相，其流经变压器的情况与变 压器的连接方法有关：
①Y，y；Y，d；D，y；D，d连接无零序电流。 ②YN，d；D，yn连接零序电流在双侧绕组内均可 流通。
③YN，y；Y，yn连接零序电流只能在YN、yn侧流 通。
❖ 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。
❖ 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
Zmm*大约是20以上
3 电机学_第三章、第四章 三相变压器及运行_西大电气
3.画出副方电势相量三角形，据连接组别，标出 ax,by,cz
4.在相量图中，同向绕组在同一铁芯柱上，注意 同名端
5.连接副方绕组
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
由于磁路饱和，磁化电流是尖顶波。分解为基波 分量和各奇次谐波（三次谐波最大）。
问题
在三相系统中，三次谐波电流在时间上同相位， 是否存在与三相绕组的连接方法有关。
大容量变压器一般有较大的短路电压。
•分析三次谐波电流不能流通所产生的影响。
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
一、三相变压器组Y，y连接
初级为Y连接，激磁电 流中所必需的三次谐 波电流分量不能流 通——磁化电流正弦 形
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
思考：
相电势中存在三次谐波电势， 则线电势的波形如何？
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，d连接
1、Y，d11 Eab滞后EAB 330 Eab超前EAB30
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，d连接
2、Y，d1 Eab滞后EAB 30 Eab超前EAB 330
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
在高压线路中的大容量变压器需接成Y，d
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
五、三相变压器D，y连接
3次谐波电流可流通，磁
通呈正弦形，从而每相 电势接近正弦波。 分析点：
一次侧相电流中是否有三次谐波电流？
4.在相量图中，同向绕组在同一铁芯柱上，注意 同名端
5.连接副方绕组
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
由于磁路饱和，磁化电流是尖顶波。分解为基波 分量和各奇次谐波（三次谐波最大）。
问题
在三相系统中，三次谐波电流在时间上同相位， 是否存在与三相绕组的连接方法有关。
大容量变压器一般有较大的短路电压。
•分析三次谐波电流不能流通所产生的影响。
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
一、三相变压器组Y，y连接
初级为Y连接，激磁电 流中所必需的三次谐 波电流分量不能流 通——磁化电流正弦 形
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
思考：
相电势中存在三次谐波电势， 则线电势的波形如何？
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，d连接
1、Y，d11 Eab滞后EAB 330 Eab超前EAB30
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，d连接
2、Y，d1 Eab滞后EAB 30 Eab超前EAB 330
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
在高压线路中的大容量变压器需接成Y，d
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
五、三相变压器D，y连接
3次谐波电流可流通，磁
通呈正弦形，从而每相 电势接近正弦波。 分析点：
一次侧相电流中是否有三次谐波电流？
三相变压器的不对称运行问题分析与研究
产 生 的零 序 磁 通 与 三 相 绕 组 的联 结方 式 和 磁 路 的 结 构 有关 ．所 以零 序等 效 电路 图及 零 序 阻抗 与 正 、 负序 不 同。如 图 ２ ｃ 所 示 。 （）
如 果 已知不 对称 的三相 电流 ， 、 ，， 需要 求 出
Ａ相 的各对 称分 量值 ， 即代 人式 （ ） ３
ｌ ｔ ａ ｓ ｄ ｂ ｈ ｓ ｍｍｅ ｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ｏ ｈ ｈ ｅ － ｈ ｓ ｒ ｎ ｆｒ ｒ ｓ ｕ ｔ ｒ ｓｎ ｈ ｓ ｒｄ ａ ｒ ｍ． Ｋｅ ｏ ｄ ： ｔ ｅ ｔ ｒ ｅ ｆ ａｉｇｃ ｕ ｅ ｙｔｅａｙ ｏ ｎ ｔｉ ｏ ｅ ａｉ ｎ ｔ ｅ ｔ ｒ ｅ ｐ ａ ｅ ｔ ｓｏ ｍｅ ｔ ｃｕ ｅ ｕ ｉｇ ｐ ａ ｏ ｉ ｇ ａ ｃ ｏ ａ ｒ ｙ ｗ ｒ ｓ ｈ ｈ ｅ — ｐ ａ ｅ ｔ ｎ ｆｒ ｅ ； ｓ ｍｍｅｒｃ ｏ ｅ ａ ｉｎ ｓ ｍｍｅｒｃｃ ｍｐ ｎ ｎ ； ｅ ｏ ｓ ｑ ｅ ｃ ｏ ｏ ｅ ｔ ｍｉ ｐ ｉｔｆ ａ ｉ ｇ ｈ ｓ ｒ ｓ ｍ ｒ ａ ｙ ａ ｏ ｔ ｐ ｒｔ ； ｙ ｉ ｏ ｔ ｏ ｏ ｅ ｔ ｚ ｒ ｅ ｕ ｎ ｅ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ； ｄ ｏ ｎ ｏ ｔ ｉ ｌ ｎ Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ｅ — ｈ ｓ ｒ ｎ ｆｒ ｅ ； ｓ ｍｍｅｒｃ ｏ ｅ ａｉ ｎ ｓ ｍｍｅｒ ｏ ｏ ｅ ｔ ｚ ｒ ｅ ｕ ｎ ｅ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ； ｄ ｏｎ ｏ ｔ ｇ ｙ ｗｏ ｄ ：ｔ ｒ ｅ ｐ ａ ｅ ｔ ｓ ｍ ｒ ａ ｙ ａ ｏ ｔ ｐ ｒｔ ； ｙ ｉ ｏ ｔ ｃ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ； ｅ ｏ ｓ ｑ ｅ ｃ ｏ ｏ ｅ ｔ ｍｉｐ ｉ ｔ ａｉ ｉ ｌ ｆ ｎ
Ｏｐ ｒ ｔｏ ｏ ｌ ｍ ｅ ａ ｉ ｎ Ｐｒ ｂ ｅ
ＸＵＥ Ｈｅ ｌ Ｓ ｅ ｇ ｗｅ， ＡＮ Ｘｉｏ ｈ ｎ － ｉ ＵＮ Ｐ ｎ － ｉ Ｗ ， ａ－ ｏｇ
如 果 已知不 对称 的三相 电流 ， 、 ，， 需要 求 出
Ａ相 的各对 称分 量值 ， 即代 人式 （ ） ３
ｌ ｔ ａ ｓ ｄ ｂ ｈ ｓ ｍｍｅ ｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ｏ ｈ ｈ ｅ － ｈ ｓ ｒ ｎ ｆｒ ｒ ｓ ｕ ｔ ｒ ｓｎ ｈ ｓ ｒｄ ａ ｒ ｍ． Ｋｅ ｏ ｄ ： ｔ ｅ ｔ ｒ ｅ ｆ ａｉｇｃ ｕ ｅ ｙｔｅａｙ ｏ ｎ ｔｉ ｏ ｅ ａｉ ｎ ｔ ｅ ｔ ｒ ｅ ｐ ａ ｅ ｔ ｓｏ ｍｅ ｔ ｃｕ ｅ ｕ ｉｇ ｐ ａ ｏ ｉ ｇ ａ ｃ ｏ ａ ｒ ｙ ｗ ｒ ｓ ｈ ｈ ｅ — ｐ ａ ｅ ｔ ｎ ｆｒ ｅ ； ｓ ｍｍｅｒｃ ｏ ｅ ａ ｉｎ ｓ ｍｍｅｒｃｃ ｍｐ ｎ ｎ ； ｅ ｏ ｓ ｑ ｅ ｃ ｏ ｏ ｅ ｔ ｍｉ ｐ ｉｔｆ ａ ｉ ｇ ｈ ｓ ｒ ｓ ｍ ｒ ａ ｙ ａ ｏ ｔ ｐ ｒｔ ； ｙ ｉ ｏ ｔ ｏ ｏ ｅ ｔ ｚ ｒ ｅ ｕ ｎ ｅ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ； ｄ ｏ ｎ ｏ ｔ ｉ ｌ ｎ Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ｅ — ｈ ｓ ｒ ｎ ｆｒ ｅ ； ｓ ｍｍｅｒｃ ｏ ｅ ａｉ ｎ ｓ ｍｍｅｒ ｏ ｏ ｅ ｔ ｚ ｒ ｅ ｕ ｎ ｅ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ； ｄ ｏｎ ｏ ｔ ｇ ｙ ｗｏ ｄ ：ｔ ｒ ｅ ｐ ａ ｅ ｔ ｓ ｍ ｒ ａ ｙ ａ ｏ ｔ ｐ ｒｔ ； ｙ ｉ ｏ ｔ ｃ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ； ｅ ｏ ｓ ｑ ｅ ｃ ｏ ｏ ｅ ｔ ｍｉｐ ｉ ｔ ａｉ ｉ ｌ ｆ ｎ
Ｏｐ ｒ ｔｏ ｏ ｌ ｍ ｅ ａ ｉ ｎ Ｐｒ ｂ ｅ
ＸＵＥ Ｈｅ ｌ Ｓ ｅ ｇ ｗｅ， ＡＮ Ｘｉｏ ｈ ｎ － ｉ ＵＮ Ｐ ｎ － ｉ Ｗ ， ａ－ ｏｇ
电机学-三相变压器(1)
Y,d11联结组用在副边电压超过400伏的线路中。这时变压器的 一边接成三角形．对运行有利(详见下节)。
YN,d11联结组主要用于 高压输电线路中，使电力系统的高压边 有可能接地。
按图接线，联结Xx，在AX端加一低电压，测出UAa、UAX
和Uax，若UAa=UAX－Uax，则为I,I0 ，称为减极性，若
UAa=UAX＋Uax则为I,I6 ，称为加极性。 减极性和加极性是可以改变的。如一台加极性变压器只要
改变副边标号即变为减极性变压器。
～ U AX
A
X
V
ax
➢三相变压器的联结组
A
B
C
A
B
C
X
Y
Z
B
B C
O
B A
C
B C
C A BC
A
A
A
A B C 0
O
三相心式变压器：磁路系统中每相主磁通都要经另外两相的磁 路闭合，故各相磁路彼此相关。三相磁阻不相等。当外施三相 对称电压时，三相空载电流不相等，B相最小，A、C两相大些。
§3-1 三相变压器的磁路系统
➢三相变压器的磁路系统 说明：1）现在用得较多的是三相心式变压器，它具有消耗材料 少、价格便宜、占地面积小、维护简单等优点。 2）在大容量的巨型变压器中以及运输条件受限制的地方， 为了便于运输及减少备用容量，往往采用三相变压器组。
§3-2三相变压器的电路系统－绕组的联结和联结组
➢单相变压器的联结组
同名端标记为首端：I,I0联结组
➢单相变压器的联结组
讨论：变压器的联结组与绕组的绕向相关。图3-4是原、副边 绕组绕向相反的情况。图3-4(a)标志为I,I6，图3-4(b)标志为 I,I0 。
YN,d11联结组主要用于 高压输电线路中，使电力系统的高压边 有可能接地。
按图接线，联结Xx，在AX端加一低电压，测出UAa、UAX
和Uax，若UAa=UAX－Uax，则为I,I0 ，称为减极性，若
UAa=UAX＋Uax则为I,I6 ，称为加极性。 减极性和加极性是可以改变的。如一台加极性变压器只要
改变副边标号即变为减极性变压器。
～ U AX
A
X
V
ax
➢三相变压器的联结组
A
B
C
A
B
C
X
Y
Z
B
B C
O
B A
C
B C
C A BC
A
A
A
A B C 0
O
三相心式变压器：磁路系统中每相主磁通都要经另外两相的磁 路闭合，故各相磁路彼此相关。三相磁阻不相等。当外施三相 对称电压时，三相空载电流不相等，B相最小，A、C两相大些。
§3-1 三相变压器的磁路系统
➢三相变压器的磁路系统 说明：1）现在用得较多的是三相心式变压器，它具有消耗材料 少、价格便宜、占地面积小、维护简单等优点。 2）在大容量的巨型变压器中以及运输条件受限制的地方， 为了便于运输及减少备用容量，往往采用三相变压器组。
§3-2三相变压器的电路系统－绕组的联结和联结组
➢单相变压器的联结组
同名端标记为首端：I,I0联结组
➢单相变压器的联结组
讨论：变压器的联结组与绕组的绕向相关。图3-4是原、副边 绕组绕向相反的情况。图3-4(a)标志为I,I6，图3-4(b)标志为 I,I0 。