1、Page: 1 Date:2022-1-7第三章第三章 三相變壓器及運行三相變壓器及運行Page: 2 Date:2022-1-7第一節第一節 三相變壓器的磁路三相變壓器的磁路一、各相磁路彼此獨立一、各相磁路彼此獨立就是用三個單相變壓器構成三相變壓器組。就是用三個單相變壓器構成三相變壓器組。Page: 3 Date:2022-1-7二、各相磁路彼此相關（三相鐵芯式變壓器）二、各相磁路彼此相關（三相鐵芯式變壓器）Page: 4 Date:2022-1-7第二節第二節 三相變壓器的連接組三相變壓器的連接組一、三相變壓器繞組的接法一、三相變壓器繞組的接法v 基本接法：基本接法： 星形（星形（Y）：三

2、相末端相連）：三相末端相連 三角形（三角形（D）：相鄰相首末端相連）：相鄰相首末端相連Page: 5 Date:2022-1-7v 組合接法：組合接法： Yy或或YNy或或Yyn：高壓側和低壓側都是星形接：高壓側和低壓側都是星形接法，某一側的中性點可接地。法，某一側的中性點可接地。 Yd或或YNd；高壓側星形接法，低壓側三角形；高壓側星形接法，低壓側三角形接法，高壓側的中性點可接地。接法，高壓側的中性點可接地。 Dy或或Dyn：高壓側三角形接法，低壓側星形接：高壓側三角形接法，低壓側星形接法，低壓側的中性點可接地。法，低壓側的中性點可接地。 Dd：高壓側和低壓側都是三角形接法：高壓側和低壓側都

3、是三角形接法。v 注意：只有星形接法才有中性點。注意：只有星形接法才有中性點。Page: 6 Date:2022-1-7二、連接組別及標準連接組二、連接組別及標準連接組v 連接組：表示一、二次繞組電動勢連接組：表示一、二次繞組電動勢相位相位關系的一關系的一種方法。種方法。v 同極性端：某一時刻高低壓繞組上極性相同的對同極性端：某一時刻高低壓繞組上極性相同的對應端點稱為同極性端。應端點稱為同極性端。v 注意：同極性端是注意：同極性端是客觀客觀存在的，它與高低壓繞組存在的，它與高低壓繞組的的相對繞向相對繞向有關。有關。v 首末端：繞組的兩個端首末端：繞組的兩個端點，點，人為人為地指定其中一個地指定

4、其中一個是首端，則另一個就是末是首端，則另一個就是末端。端。Page: 7 Date:2022-1-7v Ii0：同極性端同時標為首端。：同極性端同時標為首端。v Ii6：同極性端一個標為首端，一個標為末端。：同極性端一個標為首端，一個標為末端。v 時鐘表示法：高壓電動勢看作時鐘的長針，低壓時鐘表示法：高壓電動勢看作時鐘的長針，低壓電動勢看作時鐘的短針，把代表高壓電動勢的長針電動勢看作時鐘的短針，把代表高壓電動勢的長針固定指向固定指向12點，代表低壓電動勢的短針所指的時數點，代表低壓電動勢的短針所指的時數作為繞組的組號。作為繞組的組號。1、單相變壓器的連接組別、單相變壓器的連接組別Page:

5、8 Date:2022-1-72、三相變壓器的連接組別、三相變壓器的連接組別v 三相變壓器的連接組別用一、二次繞組的三相變壓器的連接組別用一、二次繞組的線電勢線電勢相位差來表示。相位差來表示。v Yy連接：連接：AXBYCZABEabEabcYy0 連接連接Page: 9 Date:2022-1-7Yy6 連接連接Page: 10 Date:2022-1-7v Yd連接連接v 三相變壓器的連接組別種類繁多，為統一制造，三相變壓器的連接組別種類繁多，為統一制造，我國國標規定只生產五種標準連接組：我國國標規定只生產五種標準連接組：Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0 和和 Yy0 ，其中前三種

6、最為常用。，其中前三種最為常用。Page: 11 Date:2022-1-7第三節第三節 三相變壓器繞組連接法及其磁路系統三相變壓器繞組連接法及其磁路系統對電動勢波形的影響對電動勢波形的影響v 由于磁路飽和，磁化電流為尖頂波，可以分解為由于磁路飽和，磁化電流為尖頂波，可以分解為基波和基波和奇數次奇數次諧波，其中三次諧波分量最大，對變壓諧波，其中三次諧波分量最大，對變壓器的影響也最大。器的影響也最大。v 三次諧波電流分量分別為：三次諧波電流分量分別為： tItIitItIitIimmCmmBmA 3sin)240(3sin3sin)120(3sin3sin33333333v 特點：各相電流的三次

7、諧波分量是特點：各相電流的三次諧波分量是同相位同相位的！的！Page: 12 Date:2022-1-7由于三次諧波電流在時間上是由于三次諧波電流在時間上是同相位同相位的，它們能否的，它們能否流通取決于三相繞組的連接方法。流通取決于三相繞組的連接方法。v 一次側一次側YN連接：三次諧波電流可以通過連接：三次諧波電流可以通過N線流通，線流通，不論二次側如何連接，各相不論二次側如何連接，各相磁化電流磁化電流均為均為尖頂尖頂波，波，鐵芯中的鐵芯中的磁通磁通為為正弦正弦波，二次側各相波，二次側各相電動勢電動勢也為也為正正弦弦波。波。v 一次側一次側Y連接：三次諧波電流不能流通，鐵芯中連接：三次諧波電流

8、不能流通，鐵芯中的磁通波形和二次側各相電動勢波形與變壓器的的磁通波形和二次側各相電動勢波形與變壓器的構構造造及及二次側的連接二次側的連接有關。有關。Page: 13 Date:2022-1-7一、一、Yy連接的三相變壓器組連接的三相變壓器組v 磁化電流：磁化電流：正弦正弦波，因為波，因為三次諧波電流分量不能流通。三次諧波電流分量不能流通。v 鐵芯磁通：鐵芯磁通：平頂平頂波（因為波（因為磁路飽和），可以分解為基磁路飽和），可以分解為基波和奇次諧波，其中三次諧波和奇次諧波，其中三次諧波的影響較大。波的影響較大。v 相電勢：相電勢：尖頂尖頂波，由基波波，由基波電勢和三次諧波電勢合成。電勢和三次諧波電

9、勢合成。Page: 14 Date:2022-1-7一、一、Yy連接的三相變壓器組連接的三相變壓器組v 思考：鐵芯磁通波形和思考：鐵芯磁通波形和相電勢波形都是主要由基波相電勢波形都是主要由基波和三次諧波合成的，為什么和三次諧波合成的，為什么鐵芯磁通波形是平頂波，而鐵芯磁通波形是平頂波，而相電勢波形是尖頂波？相電勢波形是尖頂波？Page: 15 Date:2022-1-7v 注意：由于三相變壓器組注意：由于三相變壓器組的各相有獨立的磁路，三相的各相有獨立的磁路，三相諧波磁通能夠通過鐵芯流通，諧波磁通能夠通過鐵芯流通，磁阻較小，磁通較大，而且磁阻較小，磁通較大，而且其頻率是基波的三倍，其感其頻率是

10、基波的三倍，其感應的三次電勢分量振幅可達應的三次電勢分量振幅可達基波的基波的 50% 60%，不但，不但使相電勢波形嚴重畸變，而使相電勢波形嚴重畸變，而且使相電勢輻值超過允許值。且使相電勢輻值超過允許值。所以，三相變壓器組不能接所以，三相變壓器組不能接成成 Yy 運行。運行。Page: 16 Date:2022-1-7二、三相鐵芯式變壓器二、三相鐵芯式變壓器 Yy 連接連接v 和和 Yy 連接的三相變壓器組一樣，三次諧波電流連接的三相變壓器組一樣，三次諧波電流分量不能流通，磁通含有三次諧波分量。只是磁通分量不能流通，磁通含有三次諧波分量。只是磁通的三次諧波分量不能通過鐵芯流通，只能通過變壓的三

11、次諧波分量不能通過鐵芯流通，只能通過變壓器油、油箱壁合鐵軛等形成回路，其磁路磁阻較大，器油、油箱壁合鐵軛等形成回路，其磁路磁阻較大，磁通量很小。其所感應的諧波電勢也很小，相電勢磁通量很小。其所感應的諧波電勢也很小，相電勢接近于正弦波。所以，三相鐵芯式變壓器可以接成接近于正弦波。所以，三相鐵芯式變壓器可以接成 Yy 形式。形式。Page: 17 Date:2022-1-7二、三相鐵芯式變壓器二、三相鐵芯式變壓器 Yy 連接連接v注意：由于三次諧波磁通經過油箱壁等鋼件時，注意：由于三次諧波磁通經過油箱壁等鋼件時，會在其中感應電動勢，產生渦流，引起油箱壁局部會在其中感應電動勢，產生渦流，引起油箱壁局

12、部過熱，降低變壓器的效率。國標規定，過熱，降低變壓器的效率。國標規定，Yy 連接的三連接的三相鐵芯式變壓器，其容量不能超過相鐵芯式變壓器，其容量不能超過1800kVA。Page: 18 Date:2022-1-7三、三、Yd 連接的三相變壓器連接的三相變壓器v 二次側的三次諧波電動勢形成二次側的三次諧波電動勢形成環流環流，該環流產生，該環流產生磁通與原有的三次諧波磁通磁通與原有的三次諧波磁通相抵消相抵消，鐵芯磁通波形，鐵芯磁通波形接近于正弦波，相電勢也接近于正弦波。接近于正弦波，相電勢也接近于正弦波。v 也可以理解為產生正弦磁通所需要的尖頂波由一也可以理解為產生正弦磁通所需要的尖頂波由一次側和

13、二次側共同提供，一次側提供基波分量，二次側和二次側共同提供，一次側提供基波分量，二次側提供三次諧波分量。次側提供三次諧波分量。v 由于由于Yd 連接的三相變壓器，其相電勢波形為正連接的三相變壓器，其相電勢波形為正弦波，所以大容量的變壓器可以接成弦波，所以大容量的變壓器可以接成Yd 連接。連接。Page: 19 Date:2022-1-7四、附加三角形連接繞組的四、附加三角形連接繞組的 Yy 變壓器變壓器大容量的變壓器如需要接成大容量的變壓器如需要接成Yy形式，必須在鐵芯柱形式，必須在鐵芯柱上另外安裝一套三角形連接的繞組，該繞組可以為上另外安裝一套三角形連接的繞組，該繞組可以為變壓器提供勵磁所需

14、的三次諧波電流分量。根據需變壓器提供勵磁所需的三次諧波電流分量。根據需要，還可以把該繞組的端點引出，成為三繞組變壓要，還可以把該繞組的端點引出，成為三繞組變壓器。器。Page: 20 Date:2022-1-7第四節第四節 變壓器的并聯運行變壓器的并聯運行一、理想并聯運行的條件一、理想并聯運行的條件1、空載時各變壓器的二次電壓必須、空載時各變壓器的二次電壓必須相等相等且且同相位同相位，這樣，并聯變壓器內部才不會產生環流。這樣，并聯變壓器內部才不會產生環流。 各變壓器都應有相同的各變壓器都應有相同的線電壓線電壓變比。變比。（可以保（可以保證二次線電壓大小相等）證二次線電壓大小相等） 各變壓器必須

15、有相同的電壓等級，且屬于相同各變壓器必須有相同的電壓等級，且屬于相同的連接組。的連接組。（可以保證二次電壓同相位）（可以保證二次電壓同相位）Page: 21 Date:2022-1-7knnkkZIZIZI222 從簡化等效電路可以看出，從簡化等效電路可以看出，當一、二電壓相同時：當一、二電壓相同時：各變壓器同時滿載時：各變壓器同時滿載時：knNnkNkNZIZIZI 各項同時除以額定電壓得：各項同時除以額定電壓得：*knkkkuuuu 即各變壓器都應有相同的短路電壓即各變壓器都應有相同的短路電壓標幺值標幺值。2、負載時各變壓器分擔的它們的電流與容量成比例，、負載時各變壓器分擔的它們的電流與容

16、量成比例，這樣，各變壓器可這樣，各變壓器可同時滿載同時滿載，容量可充分利用。，容量可充分利用。Page: 22 Date:2022-1-73、各變壓器的負載電流都、各變壓器的負載電流都同相位同相位。這樣，總的負載。這樣，總的負載電流最小，損耗也最小。電流最小，損耗也最小。 由于一、二電壓相同，要求阻抗壓降的有功分量由于一、二電壓相同，要求阻抗壓降的有功分量和無功分量分別相等，若要求各變壓器的負載電流和無功分量分別相等，若要求各變壓器的負載電流都都同相位同相位，則各變壓器的短路電阻和短路電抗的比，則各變壓器的短路電阻和短路電抗的比值應相等。也就是短路電壓的有功分量和無功分量值應相等。也就是短路電

17、壓的有功分量和無功分量應分別相等。應分別相等。 *rnrrranaaauuuuuuuuPage: 23 Date:2022-1-7二、并聯運行時負載分配的實用計算公式二、并聯運行時負載分配的實用計算公式 knnkkZUkUIZUkUIZUkUI212212212各變壓器的負載電流為：各變壓器的負載電流為：總的負載電流為：總的負載電流為： nikiZUkUI1212Page: 24 Date:2022-1-7二、并聯運行時負載分配的實用計算公式二、并聯運行時負載分配的實用計算公式 212212212111111IZZIIZZIIZZInikiknnnikiknikik各變壓器的負載電流分配關系為

18、：各變壓器的負載電流分配關系為：Page: 25 Date:2022-1-7二、并聯運行時負載分配的實用計算公式二、并聯運行時負載分配的實用計算公式 SZZSSZZSSZZSnikiknnnikiknikik111111111各變壓器的輸出功率分配關系為：各變壓器的輸出功率分配關系為：Page: 26 Date:2022-1-7二、并聯運行時負載分配的實用計算公式二、并聯運行時負載分配的實用計算公式2*111NNkNNkkUSuUIZZ 假設各變壓器的電流都同相假設各變壓器的電流都同相位，可采用阻抗的模進行計位，可采用阻抗的模進行計算，將下式代入功率表達式算，將下式代入功率表達式可得功率分配公

19、式如右式所可得功率分配公式如右式所示：示： SuSuSSSuSuSSSuSuSSnikNiknNnnnikNikNnikNikN1*1*1*Page: 27 Date:2022-1-7二、并聯運行時負載分配的實用計算公式二、并聯運行時負載分配的實用計算公式*22*1121:knNnkNkNnuSuSuSSSS 變壓器的負載分配與各變壓器的容量成變壓器的負載分配與各變壓器的容量成正比正比，與，與短路電壓成短路電壓成反比反比。 各變壓器的短路電壓都相同時，變壓器的負載分各變壓器的短路電壓都相同時，變壓器的負載分配與額定容量成正比。此時可以使所有的變壓器同配與額定容量成正比。此時可以使所有的變壓器同

20、時達到滿載，總的容量將得到充分利用。時達到滿載，總的容量將得到充分利用。v 各變壓器的輸出容量之間的關系也可表示為：各變壓器的輸出容量之間的關系也可表示為：Page: 28 Date:2022-1-7二、并聯運行時負載分配的實用計算公式二、并聯運行時負載分配的實用計算公式 事實上，要使變壓器的短路電壓都相同是很難的，事實上，要使變壓器的短路電壓都相同是很難的，通常容量小的變壓器短路電壓也較小，將先達到滿通常容量小的變壓器短路電壓也較小，將先達到滿載，為了不使其過載，大容量的變壓器只能運行在載，為了不使其過載，大容量的變壓器只能運行在輕載狀態，造成容量浪費。為了使并聯運行的變壓輕載狀態，造成容量

21、浪費。為了使并聯運行的變壓器容量得到充分利用，應使各變壓器的容量盡量接器容量得到充分利用，應使各變壓器的容量盡量接近，最大容量與最小容量之比不要超過近，最大容量與最小容量之比不要超過3：1。Page: 29 Date:2022-1-7一、三繞組變壓器一、三繞組變壓器 用途：用于連接三個不同電壓等級的電網。用途：用于連接三個不同電壓等級的電網。 結構特點：每個鐵芯柱上有三個不同電壓等級的結構特點：每個鐵芯柱上有三個不同電壓等級的繞組，由外到內的排列順序為，升壓：高繞組，由外到內的排列順序為，升壓：高低低中；中；降壓：高降壓：高中中低；低；第五節第五節 電力系統中的特種變壓器電力系統中的特種變壓器

22、升壓變壓器升壓變壓器降壓變壓器降壓變壓器Page: 30 Date:2022-1-7二、自耦變壓器二、自耦變壓器 結構特點：低壓繞組和高壓繞組共用部分繞組。結構特點：低壓繞組和高壓繞組共用部分繞組。 優缺點：優缺點： 節省材料節省材料 效率高效率高 電壓變化率小、短路電流大電壓變化率小、短路電流大 需要可靠的保護措施需要可靠的保護措施 用途：交流可調電源，交流電動機降壓起動。用途：交流可調電源，交流電動機降壓起動。第五節第五節 電力系統中的特種變壓器電力系統中的特種變壓器Page: 31 Date:2022-1-7三、互感器三、互感器v 分類：分類： 電壓互感器電壓互感器 電流互感器電流互感器v主要功能：主要功能： 擴大儀表量程擴大儀表量程 強電與弱電隔離強電與弱電隔離 為繼電保護提供控制信號為繼電保護提供控制信號v 主要性能指標：測量精度主要性能指標：測量精度第五節第五節 電力系統中的特種變壓器電力系統中的特種變壓器Page: 32 Date:2022-1-7v 結構特點：結構特點： 電壓互感器：一次側匝數多，二次側匝數少。電壓互感器：一次側匝數多，二次側匝數少。一次側一次側并并在被測回路中，二次側接儀表的高阻抗在被測回路中，二次側接儀表的高阻抗電壓線