三绕组变压器及其他变压器--第五章
4 电机学_第五章 特种变压器_西大电气
第五章
第一节 三绕组变压器
归算至初级侧的电压方程：
rI jL I j M ' I ' jM ' I ' U 1 1 1 1 1 12 2 13 3 ' r' I ' jL' I ' jM ' I jM ' I ' U 2 2 2 2 2 21 1 23 3 ' r' I ' jL' I ' jM ' I jM ' I ' U
19:43:00
第五章
第二节 自耦变压器
自耦变压器的结构特点
双绕组变压器的一侧绕组作为自耦变压器的公共绕组，
为初、次级侧所共有
另一侧绕组作为自耦变压器的串联绕组，串联绕组与
公共绕组共同组成自耦变压器的高压绕组。 压器运行。
自耦变压器可作为升压变压器运行，也可作为降压变
19:43:00
第五章
流，各种运行的配合都是允许的
通常采用变压器高压绕组的额定容量作为各绕组的容 量基值
19:43:00
第五章
第一节 三绕组变压器
19:43:00
第五章 电力系统的特种变压器
一 一 一
三绕组变压器
自耦变压器
电压互感器和电流互感器
三
19:43:00
第五章
第二节 自耦变压器
双绕组变压器的高压绕组和低压绕组串联连接便 成为自耦变压器
19:43:00
第五章
第二节 自耦变压器
短路试验
Z KA Z k
Zk
串联绕组
ZkA
并联绕组
第3章 三相变压器及其他变压器
习 三次谐波分量同相位、同大小。
三次谐波电流在Y联接的原边
学 绕组中无法流通，空载电流接
近正弦波，主磁通为一平顶波。
供 平顶波主磁通分解：除基波 仅 磁通外，还包含三次谐波磁
通F3
17
三相组式结构：
用 F3与F1沿同一磁路闭合， F3大，感应得到的E3可达45~60%。
感应电势称为尖顶波，最大值升高，影响绝缘。因此，三相变压
15
单相变压器
外施电压U1 感应电势E 主磁通F
用 习使 空载电流
学 电流存在许多谐波。
供 在三相变压器中，谐波磁通的路径、电流形状与绕组 仅 的联接方式和结构有关。
16
Y/Y联接的三相变压器
三相三次谐波电流：
I03A = I03m sin 3w t;
用 I03B = I03msin3(w t -1200 ) = I03m sin 3w t; 使 I03C = I03msin3(w t +1200 ) = I03m sin 3w t;
用 使
和低压电压。 Ø用每一绕组的自感系数和各
习
学 绕组间的互感系数作为基本参
数。令L1、L2、L3为各绕组自
供 感系数，M12＝M21为1与2绕组 仅 间互感系数；M13=M31为1与3
绕 组 间 互 感 系 数 ； M23=M32 为
绕组2与3间互感系数
29
• 当外施电压为正弦波且稳定运行时，电压方程式：
- U&1
/k
II
Z kI + Z kII
××
= IIL - IC
仅 I&II
=
Z kI Z kI + ZkII
×
I+
三绕组变压器
三绕组变压器科技名词定义中文名称：三绕组变压器英文名称：three winding transformer定义：具有三个独立绕组的变压器。
应用学科：（一级学科）；（二级学科）本内容由审定公布三绕组变压器三绕组变压器的每相有3个绕组，当1个绕组接到交流电源后，另外2个绕组就感应出不同的电势，这种变压器用于需要2种不同电压等级的负载。
发电厂和变电所通常出现3种不同等级的电压，所以三绕组变压器在电力系统中应用比较广泛。
每相的高中低压绕组均套于同一铁心柱上。
为了绝缘使用合理，通常把高压绕组放在最外层，中压和低压绕组放在内层。
目录展开一、结构和用途额定容量是指容量最大的那个绕组的容量，一般容量的百分比按高中低压绕组有三种形式100/100/50、100/50/100、100/100/100。
二、特性3个变比：k12=N1/N2≈U1/U2k13=N1/N3≈U1/U3k23=N2/N3≈U2/U3--------------------------------------------------------------------------------负载运行时若不计空载电流I0,则，变压器的磁势平衡方程为I1N1+I2N2+I3N3=0I1+I2/k12+I3/k13=0I1+I2'+I3'=0简化等效电路中的Z1=R1+jX1为1次侧的阻抗，Z2'=R2'+jX2'为2次侧折算到1次侧的阻抗；Z3'=R3'+jX3'为3次侧折算到1次侧的阻抗，6个参数可以根据短路试验求得。
Zk12=Rk12+jXk12=(R1+R2')+j(X1+X2')Zk13=Rk13+jXk13=(R1+R3')+j(X1+X3')Zk23'=Rk23'+jXk23'=(R2'+R3')+j(X2'+X3')--------------------------------------------------------------------------------R1=1/2(Rk12+Rk13-Rk23')X1=1/2(Xk12+Xk13-Xk23')R2'=1/2(Rk12+Rk23'-Rk13)X2'=1/2(Xk12+Xk23'-Xk13)R3'=1/2(Rk13+Rk23'-Rk12)X3'=1/2(Xk13+Xk23'-Xk12)知道参数后就可以根据等效电路计算特性了。
三相绕组变压器及其他变压器三绕组变压器三绕组变压器
第五章 三相绕组变压器及其他变压器一、三绕组变压器 三绕组变压器有高、中、低三个绕组，大多用于二次需要两种不同电压的电力系统。
三绕组变压器第三绕组常常接成三角形联结，供电给附近较低电压的配电线路，有时仅接同步补偿机和电容器（补偿功率因数），也有第三绕组并不引出，专供三次谐波激磁电流形成通路，以改善电势波形和减少不对称运行时负载中点位移。
1、绕组的布置和额定容量三绕组变压器的铁芯一般为芯式结构，每一个铁芯柱上面套有3个绕组，即高压绕组1，中压绕组2和低压绕组3。
其中一个为原绕组，另外两个为副绕组。
为了绝缘方便，三绕组变压器总是将高压绕组放在最外层。
对于升压变压器，将低压绕组放在中层，中压绕组放在内层，这样可使漏磁场分布均匀，已获得良好的运行性能。
对于降压变压器，低压绕组放在内层绝缘较方便。
三绕组变压器每个心柱上套有三个绕组，三个绕组的容量可相等，也可不相等，将递功率。
三相三绕组表变压器标准联结组有N Y ，no y ，11d 和 0,,y y Y no N ，单相变压器的标准联接组为I,I0,I0。
2、电压基本方程式和等值电路设一、二、三绕组匝数分别为321,,N N N2012112U UN N K ==（一、二绕组电压变比） 0313113U U N N K ==（一、三绕组电压变比） 032032231U U N N K ==（二、三绕组电压变比）分（1）主磁通：Φ与三个绕组同时铰链（2）漏磁通：只铰链一个或两个绕组的磁通，前者称自漏，后者为互漏σσσ332211.,ΦΦΦ 为自漏磁通σ312312.,ΦΦΦ为互漏磁通。
Φ由三个绕组的合成磁动势建立。
经铁心磁路闭合，激磁阻抗随铁心饱和程度而变化。
自漏磁通由一个绕组的磁动势所产生，互漏磁通由两个绕组的磁动势产生，它们主要通过空气和油闭合，相应的漏抗为常数。
设一相三绕组的自感为： 321L L L ；互感为： 312312M M M （互感对称） 电压方程：232131333333231212222231321211111⎪⎭⎪⎬⎫+++=-+++=-+++=I M j I M j I L j I R U I M j I M j I L j I R U I M j I M j I L j I R U ωωωωωωωωω 折算得到初级，并考虑电流（磁势）方程'3'211332211I I I II N I N I N I N =++=++或：2I '和3I '为电流归算值，电压方程式为： E x I j x I j jx R I U '-'+''++=σσσ13312211111)( （1）223321122222)(U x I j x jI x j R I E '+'+'+'+''='σσσ （2） 332231133333)(U x I j x jI x j R I E '+'+'+'+''='σσσ （3） 式中321,,R R R ''--------各绕组的电阻。
第5章 变压器同名端的判别、三相异步电动机首尾端的判别
V
U1 W1
E+ K
mA
+
V
U2 W2
还是使用判断口径：左正正、右正负
尽量使两次测量要使表针的摆动方向相同。如摆动方向不同，
应调换与电池连接的那相绕组的两个线头或调换电池的正负极， 使两次测量表针的摆动方向相同，可以降低出错率
7、校验
万用表选择直流毫安档的最小量程。将判别出的三个首端和三个 尾端分别连接在一起，分别与万用表的两表笔相连。快速转动电 动机转轴，如指针基本不动，则判别结果正确；如指针明显左右 摆动，则判别结果错误 ，需重新判别。
黑棒
mA
+
红棒
U2 V W2
合上开关瞬间，若指针向右摆动（右摆），
则接电池正极的线头与万用表负极所接的线头 同为首端或尾端。
U VW
+
E K
mA
+
U VW
U1 V W2
+
E K
黑棒
mA
+
红棒
U2 V W1
如指针向左摆动（左摆），则接电 池正极的线头与万用表的正极所接的线 头同为首端或尾端。
要点：要在开关闭合的瞬 间观察万用表指针摆动的方向， 而不是在开关断开的瞬间；
–
x
电流表正偏，则 A-a
为同极性端。
设S闭合时 增加。
电流表反偏，则 A-x 为同极性端。
感应电动势的方向，
阻止 的增加。
二、三相异步电动机首尾端判别 U1 V1 W1
电动机接线盒
W2 U2 V2
U1
V1 W1
W2
U2 V2
接线桩的排列
U1 V1 W1
U
V1
第五章磁路与变压器
A*
A*
X
X
a* x
a x*
i
F1
A •
Xi a
• x
F2
A •
X a•
x
i
F1
A •
Xi a
x 同名端
•
F2
A •
X a
x•
同名端
二、线圈的接法 电器使用时两种电压（220V/110V）的切换：
1
*
3
*
2
4
220V： 联结 2 －3
110V： 联结 1 －3，2 －4
两种接法下线圈工作情况的分析
220V：联结 2 －3
i
1 10 *
N
3
U 220
*
2
N
4
励磁
i10
2
N
Φ m
U220 4.44 f (2N )Φm
Φ m
U 220
4.44 f 2N
220V：联结 2 －3
Φ m
U 220
4.44 f 2N
110V：联结 1 －3，2 －4
i10 1
*
1,3
3
U 110
*
2
2,4
4
U110 4.44 f (N )Φm
按绕组数分: 双绕组、多绕组及自耦变压器。
二. 构造
变压器铁心: 硅钢片叠压而成。 变压器绕组: 高强度漆包线绕制而成。 其它部件: 油箱、冷却装置、保护装置等。
线圈 铁心
铁心
壳式变压器
线圈 心式变压器
单相变压器的基本结构
i1 Φ
u1
铁芯
i2
u2 RL
原边 绕组
副边 绕组
电机学的课文重点
第二章变压器的基本作用原理与理论分析1.变压器的基本工作原理。
2.基本结构。
3.额定值。
4.从变压器的内部电磁关系出发，分析变压器的空载和负载运行；导出变压器的基本方程式，再通过折算，导出变压器的等效电路和相量图；5.参数的测定方法；（注意公式中所用的值均为相值以及电阻随温度变化的有关计算公式）6.掌握如何计算变压器的运行性能：电压变化率和效率。
第三章三相变压器及运行1.熟悉三相变压器的连接组别，掌握连接组别的判别方法。
2.掌握连接组别和磁路结构对电势波形的影响。
3.掌握变压器并联运行的条件和不满足并联运行条件的影响以及计算并联运行的负载分配问题。
第四章三相变压器的不对称运行1.了解对称分量法的分析方法；2.了解变压器各序阻抗概念及特点。
3．了解变压器次级突然短路时瞬态过程中过电流的影响。
4．了解变压器空载合闸时瞬态过程中电压初相角的影响。
第五章电力系统中的特种变压器1.熟悉三绕组变压器的特点以及等效电路中组合电抗的概念及意义。
2.熟悉自耦变压器的结构；原、副方电压电流和容量的关系的特点以及自耦变压器的优缺点。
3.掌握电压、电流互感器的工作特点，使用时注意的事项。
第六章交流电机绕组及其感应电动势1.掌握与交流绕组连接有关的几个量如电角度、槽距角等求法。
2.掌握三相交流绕组的组成原则和连接规律，以60。
相带为重点，掌握交流绕组相带的划分、节距的选取以及不同支路数绕组的连接。
（下学期做实训要用到）3.熟悉交流电势的产生；电势波形、频率、有效值；影响电势大小和波形好坏的各种原因。
4.掌握电势的计算方法和削弱谐波电势的方法（注意节距因数、分布因数及绕组因数的求法）第七章交流绕组的磁动势1.掌握单相、三相绕组磁动势的性质、大小、波形。
（注意课本P115、P118结论）2.熟悉谐波磁势的性质和影响。
3.掌握交流电机中空间矢量和时间相量的关系。
注意：学习交流绕组磁势时应和交流绕组的电势对比，注意它们的共性和特性。
第五章 第一节变压器原理
(2)绕组 一般用绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕 制而成。 绕组套装在变压器铁心柱上，一般低压绕 组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层， 以便于提高绝缘性能。
(3)油、油箱、冷却及安全装置 器身装在油箱内，油箱内充满变压器油。 变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。 变压器油起两个作用：①在变压器绕组与绕组、 绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。②变压器油 受热后产生对流，对变压器铁心和绕组起散热作 用。 油箱有许多散热油管，以增大散热面积。 为了加快散热，有的大型变压器采用内部油泵强 迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲 淋变压器油箱。这些都是变压器的冷却装置。
二、变压器的基本工作原理
图5.1 双绕组变压器的工作原理示意图 (1)原理图 一个铁心：提供磁通的闭合路径。 两个绕组：一次侧绕组(原边)N1,二次侧绕组(副边)N2。 (2)工作原理 当一次绕组接交流电压后，就有激磁电流i存在，该电流在铁心中可产生一个 交变的主磁通Φ。 Ф在两个绕组中分别产生感应电势e1和e2
I 0 I m I 0 I 0a
图5.9给出了对应主磁路的相量图和等效电路。
（5-12）
图5.9 变压器主磁路的相量图和等效电路
由图5.9b得：
E1 (rm jxm )I m zm I m
2
（5-13）
r 式中，m 为激磁电阻，它反映了铁心内部的损耗即： pFe I m rm ；xm Lm 为激磁电 抗，它表征了主磁路铁心的磁化性能，其中，激磁电感 Lm 可由下式给出：
，称 S U1 I1 U 2 I 2 为视在容量。
由此可见，变压器在实现变压的同时也实现了变流。此外，变压器还可以实现阻抗变 换的功能。可以看出，若固定U1，只要改变匝数比即可达到改变电压的目的了，即: 若使 N2>N1，则为升压变压器(step-up transformer)； 若使 N2<N1，则为降压变压器(step-down transformer)。 图5.1中，二次侧的负载阻抗为：
第五章变压器1
按用途分：电力变压器和特种变压器。 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、 三绕组变压器和多绕组变压器。 按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和 充气式变压器。
电工学 第五章
三、 变压器的结构
变压器由铁心和绕组两个基本部分组成， 另 外还有油箱等辅助设备， 现分别介绍如下。
1． 铁心 铁心构成变压器的磁路部分。 变压器的铁心
大多用0.35～0.5 mm厚的硅钢片交错叠装而成， 叠装之前， 硅钢片上还需涂一层绝缘漆。 交错 叠装即将每层硅钢片的接缝错开， 这样可以减小 铁心中的磁滞和涡流损耗。 图5-2为几种常见铁 心的形状。
e1、 e2与Φ符合右手螺旋法则。
电工学 第五章
由于副边开路， 这时变压器的原边电路相当于一个 交流铁心线圈电路。其磁动势i10N1在铁心中产生主磁 通Φ， 主磁通Φ通过闭合铁心， 在原、 副绕组中分别 感应出电动势e1、 e2。 根据电磁感应定律可得
e1
N1
d dt
e2
N2
d dt
电工学 第五章
一般小容量变压器的绕组用高强度漆包线绕制而 成， 大容量变压器可用绝缘扁铜线或铝线绕制。 绕 组的形状有筒型和盘型两种， 如图5-3所示。 筒型绕 组又称同心式绕组， 原、 副绕组套在一起， 一般低 压绕组在里面， 高压绕组在外面， 这样排列可降低 绕组对铁心的绝缘要求。 盘型绕组又称交叠式绕组， 原、 副绕组分层交叠在一起。
i 10
i 20
u1
e1
N1 N2
e2
u 20
三绕组变压器、自耦变压器和互感器
A
a
N1
N2
铁 心
X
x
公共绕组：绕组ax供高、低压两侧共用。 串联绕组：绕组Aa与公共绕组串联后供高压侧使用。
自耦变压器特点：原、副绕组之间不仅有磁的联系而且还有电路上的直接 联系。
A I1a I1
U1 E1
U1a
E2
X
N1 I2a
N2 I2
a
U2a U2 ZL
x
自耦变压器的变比：
ka
E1 E2 E2
I1N zk U Aa
这两个阻抗的欧姆值虽然相等，但由于阻抗的基值不同，它们的标么
值是不相等的。
比较上两式可以看出：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
zk*a zk*
U Aa U AX
N1 N1 N2
1 N2 N1 N2
1
1
ka
kxy
zk*a
1
1 ka
zk*
kxy zk*
结论：一台短路阻抗标么值为 zk*的双绕组变压器改为自耦变压器后，短路
自耦变压器的短路阻抗
短路阻抗Zka的测定： （1）高压边稳态短路试验：
A
Ik
A
Ik
w1 Z Aa
U k
w1 Z Aa
U k
aX
a
w2 Zax
w2 Zax
Z Aa (ka 1)2 Zax
Ik U k
X
x
x
根据等值电路关系，可得：
zka zk
zk*a
I1N zka U1N
I1N zka U AX
zk*
N1I1 N2 I2 N3I3 N1Im
I1
N2 N1
I2
N3 N1
三相变压器
EYB
EZC
ECA EXA
EYBEAB
XYZ CX
（2）按A-Z、B-X、C-Y逆序联结
ECA A EAB B EBC C
EZC
EBC
BZ
AZ
EXA EYB
EZC
X YZ
EZC
EXA EAB
EYB
CY
BX
Ul U Il 3I
Ul U Il 3I
3）星形、三角形联结的表示方法：
星形联接：高压绕组用符号Y表示，低压绕组用符号y表示，如果把中线引 出来则分别用YN或yn表示； 三角形联接：高压绕组用符号D表示，低压绕组用符号d表示。
（d）Y,d11
ABC
A
（e）Y,d5
XY Z abc
x yz
ABC
o
C
B
ay
b z cx
A
A
a
b
o
C
c
B
AXY Z abc Nhomakorabeao
C
B
cx
b z
ya
c
bo
C
a
B
x yz
Y,d(D,y)联结方式，可得到1、3、5、7、9、11六种奇数联结组。
根据电动势位形图作出三相绕组的联结： 例1：试画出Y,d3的绕组联结图
r1
jx1
r2
jx2
IA0
Ia0
U
0 A
E
0 A
Z
0 m
U
0 a
等效电路中的原、副绕组的漏阻抗与正序漏阻完全相同，但零序激磁阻抗
却可能与正序的不同，用
Z
0 m
表示。
（1）磁路系统对零序激磁阻抗的影响：
5.变压器的并联运行(共9张)
第一章 变压器的基本工作原理和结构 第二章 变压器的运行分析 第三章 三相 变压器 (sān xiānɡ) 第四章 三绕组变压器、自耦变压器和互感器 第五章 变压器并联运行 第六章 变压器的瞬态过程
第1页，共9页。
第五章 变压器并联运行
§5.1 概述
定义：几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次侧的公共母线
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。实际上即使短路电抗和短路电阻之比相差较大的
变压器，各变压器副边电流的几何和与算术和相差也不大，实际工
作中一般不考虑各变压器阻抗角的差别。
30
图5-2 Y,y0与Y,d11两 台变压器并联运行时， 副边线电动势相量图
第4页，共9页。
§5-3 并联条件不满足时的运行分析
一、变比不等时并联(bìnglián)运
行
Zk1 Ic
I1
I
U1 kI
U1
Zk2
I2 U 2
ZL
k II
I1
U1
/ k1 U2 Zk1
I2
U1
/ k2 U2 Zk2
I I1 I2
k
Zk2
U 2
1 2
Zk2IN2 /UN2 Zk1IN1 / UN1
Z
* k2
Zk*1
uk 2 uk 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
可知：负载系数和短路阻抗标幺值(或短路电压）成反比。
若为多台变压器并联：
1:2:3:
【精品】第五章 变电所
第五章变电所第一节变电所概述一、分类1。
根据变压器的功能分为升压变电所和降压变电所.2。
根据变电所在系统中所处的地位分为枢纽变电所、中间变电所、终端变电所.3。
根据变电所所在电力网的位置分为区域变电所、地方变电所.二、型式变电所的类型，主要可分为户内式、户外式和组合式等三种基本类型.1．独立式变电所此类变电所是一个独立的建筑物。
独立变电所重要在大中城市的居民住宅区，供给有多个分散的电力负荷点.有时由于周围环境的限制(如防火、防爆和防尘等）,或为了建筑及管理上的需要而设置独立变电所。
2.附设式变电所（1)内附式：变电所位于建筑物内与建筑物共用外墙,属于建筑物的一部分。
（2）外附式：变电所附设于建筑物外，与建筑物共用一面墙壁.（3)露天式：露天式变电所与外附式变电所相似,但变压器装设在室外露天。
在距离变压器周围大于0。
8m的地方设置高1。
7m固定围栏（或墙），保证设备和人身安全。
（4）户内式:户内式变电所位于建筑物内部、与建筑物无公用外墙，需要采用一定的防火措施。
一般应用在负荷大而集中的负荷中心。
3.地下变电所地下变配电所一般设置在建筑物的地下室内，以节省用地。
地下变电所的防火等级要求较高，因此投资高.多用于大型建筑物内，主要为地下冷冻机房、水泵房等大用电设备的需要而设置。
4.杆上式或高台式变电所此类变电所的变压器一般位于室外的电线杆塔上,或在专门的变压器台墩上,一般用于负荷分散的小城市居民区和工厂生活区”以及小型工厂和矿山等.变压器容量较小，一般在315kVA及以下.三、所址1.接近负荷中心；2．进出线方便；3．接近电源侧；4．设备吊装、运输方便；5．不应设在有剧烈振动的场所；6．不宜设在多尘、水雾（如大型冷却塔）或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污源的下风侧；7．不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻；8．不应设在有爆炸危险场所以内和不宜设在有火灾危险场所的正上方或正下方，如布置在与爆炸危险场所范围以内和布置在与火灾危险场所的建筑物毗连时，应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定；9．配变电所为独立建筑物时,不宜设在地势低洼和可能积水的场所.10．高层建筑地下层配变电所的位置，宜选择在通风、散热条件较好的场所。
三绕组变压器和其他用途变压器
第一节 三绕组变压器
U13 U1 (U 3 ) I1[r1 j(L1 M12 M13 M 23 )] I3[r3 j(L3 M13 M 23 M12 )] I1(r1 jx1) I3 (r3 jx3 ) I1z1 I3 z3
z1 r1 jx1 x1 (L1 M 12 M 13 M 23 )
假如低压绕组处于高压和中压绕组之间，中压绕组 在最里层，为升压变压器；假如中压绕组处于高压和低 压绕组之间，低压绕组在最里层，为降压绕组。
三绕组变压器运营时，可将其中旳一种绕组接电源， 则另外两个绕组有两个等级旳电压输出；也能够将两个 绕组接电源，向第三个绕组供电，提升供电可靠性。
图6-1 三绕组变压器绕组布置图 图6－2 SFSZ9系列110kV级三绕组变压器
第一节 三绕组变压器
3.等效电路中参数旳测定
三绕组变压器简化等效电路中旳参数能够经过三次 短路试验测出。短路试验可按如下环节进行： （1）第一次短路试验
将电压加在绕组1，绕组2短路，绕组3开路，此时 测得旳短路阻抗为：
zk12 z1 z2 (r1 r2) j(x1 x2 ) rk12 jxk12
组旳铜耗之和。
因为三绕组变压器旳各绕组额定容量可能不相
等，所以在采用标幺值进行计算时，应进行容量
折算。一般取高压绕组旳额定容量作为容量基值。
第二节 自耦变压器
所谓自耦变压器，是一次和二次共用同一种 绕组旳变压器，其与双绕组变压器旳主要差别在 于：自耦变压器旳一次和二次之间不但有磁旳耦 合，还有电旳联络。
第一节 三绕组变压器
2.容量与联结组 双绕组变压器旳一、二次绕组容量相等，三绕组变压器根据供电需要，三
个绕组旳容量可以不相等。其额定容量指三个绕组中容量最大旳一个绕组旳额 定容量。
三相绕组变压器及其他变压器三绕组变压器三绕组变压器
第五章 三相绕组变压器及其他变压器一、三绕组变压器 三绕组变压器有高、中、低三个绕组，大多用于二次需要两种不同电压的电力系统。
三绕组变压器第三绕组常常接成三角形联结，供电给附近较低电压的配电线路，有时仅接同步补偿机和电容器（补偿功率因数），也有第三绕组并不引出，专供三次谐波激磁电流形成通路，以改善电势波形和减少不对称运行时负载中点位移。
1、绕组的布置和额定容量三绕组变压器的铁芯一般为芯式结构，每一个铁芯柱上面套有3个绕组，即高压绕组1，中压绕组2和低压绕组3。
其中一个为原绕组，另外两个为副绕组。
为了绝缘方便，三绕组变压器总是将高压绕组放在最外层。
对于升压变压器，将低压绕组放在中层，中压绕组放在内层，这样可使漏磁场分布均匀，已获得良好的运行性能。
对于降压变压器，低压绕组放在内层绝缘较方便。
三绕组变压器每个心柱上套有三个绕组，三个绕组的容量可相等，也可不相等，将递功率。
三相三绕组表变压器标准联结组有N Y ，no y ，11d 和 0,,y y Y no N ，单相变压器的标准联接组为I,I0,I0。
2、电压基本方程式和等值电路设一、二、三绕组匝数分别为321,,N N N2012112U UN N K ==（一、二绕组电压变比） 0313113U U N N K ==（一、三绕组电压变比） 032032231U U N N K ==（二、三绕组电压变比）分（1）主磁通：Φ与三个绕组同时铰链（2）漏磁通：只铰链一个或两个绕组的磁通，前者称自漏，后者为互漏σσσ332211.,ΦΦΦ 为自漏磁通σ312312.,ΦΦΦ为互漏磁通。
Φ由三个绕组的合成磁动势建立。
经铁心磁路闭合，激磁阻抗随铁心饱和程度而变化。
自漏磁通由一个绕组的磁动势所产生，互漏磁通由两个绕组的磁动势产生，它们主要通过空气和油闭合，相应的漏抗为常数。
设一相三绕组的自感为： 321L L L ；互感为： 312312M M M （互感对称） 电压方程：232131333333231212222231321211111⎪⎭⎪⎬⎫+++=-+++=-+++=I M j I M j I L j I R U I M j I M j I L j I R U I M j I M j I L j I R U ωωωωωωωωω 折算得到初级，并考虑电流（磁势）方程'3'211332211I I I II N I N I N I N =++=++或：2I '和3I '为电流归算值，电压方程式为： E x I j x I j jx R I U '-'+''++=σσσ13312211111)( （1）223321122222)(U x I j x jI x j R I E '+'+'+'+''='σσσ （2） 332231133333)(U x I j x jI x j R I E '+'+'+'+''='σσσ （3） 式中321,,R R R ''--------各绕组的电阻。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
I R j L I j M ' I ' j M ' I ' U 1 1 1 1 1 12 2 13 3 ' ' ' ' ' ' ' ' U 2 I 2 R2 j L2 I 2 j M 12 I1 j M 23 I 3 ' ' ' ' ' ' ' ' U I R j L I j M I j M I
A
I 1
I 2
U 1 U 2
X
U 1
I 0
a
U 2
x
（一）、电压关系和电流关系 自耦变压器：原、副绕组有共同部分的变 压器称为自耦变压器。
1．变比ka ka=U1／U2=Nab／Ncb=N1/N2 2．磁势关系 磁势平衡方程式为：
(N N ) I N I N I 1 1 2 2 0 1
优点:比双绕组电力变压器省材料，成本低，效率
高。
1）短路阻抗标幺值比双绕组小，短路电流较 缺点：
大。 2）由于自耦变压器原副边有电的直接联系， 高压边过电压时，低压边也产生严重的过电 压，两边均需要装设避雷器。
三、电压互感器和电流互感器
概 述 1、互感器属测量装置，按变压器原理工作。
2、电力系统中的大电流/高电压有时无法直 接用普通的电流表和电压表来测量，必须 通过互感器将待测电量按比例减小后测量。
第5章 三绕组变压器和自耦变压器
5.0 本章要求： 1. 熟悉三绕组变压器的基本方程及等效电 路； 2. 掌握自耦变压器电压、电流和容量的关 系及等效电路； 3.了解仪用互感器。
5.1
三绕组变压器
5.1.1 结构特点
每个铁心柱上套有三个不同电压级别的绕 组，通常高压绕组放在最外层，低压绕组或中 压绕组放在内层。
注意事项：
1、副边绕组和铁心必须可靠接地，以防止由于绝缘损坏 后，原边高电压传入危及人身安全。
2、电流互感器副方不允许开路。开路后，原方电流全为 励磁作用，铁心过饱和，电压较高，铁心严重发热， 还在副边绕组感应出危险的高压，危及人身安全 。
（一）电压互感器
1．电压互感器的运行情况相当于2次侧开路的变压器， 副边额定电压设计为100V，其负载为阻抗较大的测 量仪表。 2．副边电流产生的压降和励磁电流的存在是电压互感 器误差之源。 3．电压互感器副边不能接过多的负载；且要求铁心不饱和。
注意事项：
1、副边绕组和铁心必须可靠接地
2、副边绝对不容许短路。
通常以最大的绕组容量命名三绕组变压器的 额定容量SN。三绕组变压器的容量配合： 100/100/50、100/50/100、100/100/100
三绕组变压器可以直接连接三个不同电压等级 的电网。发电厂和变电所通常出现3种不同等级的 电压，所以三绕组变压器在电力系统中应用比较 广泛。
三绕组间的变比：
（二）电流互感器
1．1次侧只有1到几匝，导线截面积 大，串入被测电路。2次侧匝数多, 导线细,与阻抗较小的仪表(电流 表/功率表的电流线圈)构成闭路。 2．电流互感器的运行情况相当于2次 侧短路的变压器，忽略励磁电流， 则I1/I2=N2/N1=k，副边额定电流设 计为5A或1A。
3．励磁电流是误差的主要根源。0.2/0.5/1/3,1表示变比误差 不超过1%。
为了分析方便起见，略去I0[很小]。
N I N I N I N 0 I 1 1 1 2 1 2 2 2
得
N I N 0 I 1 1 2 2
由上式知：
和I 1） I 反相位 1 2
与I I I ，可知：I 2）因为 I 同相位 1 2 2
3）三者的大小关系为 ：
排在中间位置的绕组的等效电抗最小，甚至为负值，负电抗 是电容性质，但并不是变压器绕组真具有电容性。因为等效 电抗是各种不同电抗的组合，并不表示漏抗。
5.1.4 参数测定 三绕组变压器的简化等值电路中的参数可 以通过三个短路实验测出。
5.2 自耦变压器
5.2.1 结构特点
自耦变压器实质上是一个单绕组变压器，原、副边之 间不仅有磁的联系，而且还有电的直接联系。 自耦变压器有单相，也有三相，每一个铁心柱上套着 两个绕组，两绕组串联，绕向一致。绕组ax既为副绕组又 同时是原绕组的一部分，称为公共绕组，而 Aa 绕组称为 串联绕组，一般绕组Aa匝数少于ax绕组匝数。
3 3 3 3 3 13 1 23 2
/ R2
/ jX 2
R1
jX 1
3
jX 3/
/ I 3
/ U 2 / U 3
U 1
Z1 R1 jX 1 Z 2/ R2/ jX 2/ Z 3/ R3/ jX 3/
/ / / X 1 ( L1 M 12 M 13 M 23 ) / / / X 2/ ( L/2 M 12 M 23 M 13 ) / / / X 3/ ( L/3 M 13 M 23 M 12 )
每相的高中低压绕组均套于同一铁心柱上。 为了绝缘使用合理，通常把高压绕组放在最外 层，中压和低压绕组放在内层。
降
升
500kV
35kV
220kV
5.1.2 用途
一般工作情况下，三绕组的任意一个（或两 个）绕组都可以作为原绕组，而其它的两个（或 一个）则为副绕组。当1个绕组接到交流电源后， 另外2个绕组就感应出不同的电势，这种变压器用 于需要2种不同电压等级的负载。 原绕组功率=输向两个副绕组功率之和。
N1 U 1 k12 N 2 U 20 N1 U 1 k13 N 3 U 30 N 2 U 20 k 23 N 3 U 30
5.1.3 基本方程式和等效电路 由于一个铁心柱有三个绕组，因此主磁 通和漏磁通比较复杂，三绕组变压器负载运 行时，由于是三个绕组之间互相耦合，采用 了各绕组的自感和互感的概念。忽略励磁电 流，可得三绕组变压器的方程式。
I 2 I1 I
（二）容量关系
额定容量
S N U1N I1N U 2 N I 2 N U 2 N I1N (传导容量） U 2 N I（电磁容量）
绕组容量（电磁容量）：由电磁感应传递的容量
传导容量：由电路关系直接传递的容量
（三）自耦变压器特点、用途
主要用在高压电力系统中两个电压相差不大 用途： 的电网上，小容量自耦变压器也被用作实验 室中的调压设备
注意：三绕组变压器中的电抗都是等效电抗，不 是漏抗，但它们具有漏抗的性质，即都为常数。
R1=1/2(Rk12+Rk13-Rk23') X1=1/2(Xk12+Xk13-Xk23') R2'=1/2(Rk12+Rk23'-Rk13) X2'=1/2(Xk12+Xk23'-Xk13) R3'=1/2(Rk13+Rk23'-Rk12) X3'=1/2(Xk13+Xk23'-Xk12)