电机学-三绕组变压器和自耦变压器1共48页
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2）发电厂利用三绕组变压器把发出的电压用两种电压 输送到不同的电网。如图4-2(b)所示。
U1 110kV U2 220kV
～ U3 330kV
U1
10.5kV
(a)
(b)
图4-2 三绕组变压器的用途
U2 121kV
242kV U3
三绕组变压器、自耦变压器和互感器
§4-1 三绕组变压器
➢三绕组变压器的容量和标准联结组
三绕组变压器
§4-1 三绕组变压器
为了绝缘方便，高压绕组部放在最外边。 对于降压变压器，中压绕组放在中间，低压绕组靠近铁心 柱，如图4-1(a)所示。 对于升压变压器，为了使磁场分布均匀，把中压绕组放在靠 近铁心柱，低压绕组放在中间，如图4-1(b)所示。
123
321
1 3 2 2 31
(a)降 压 布 置
即 ： Zm0 = Zm 。
三相心式变压器：零序电流所激励的三相零序主磁通同大小、同相位，不能 在铁心内形成闭合磁路，只能通过非铁磁材料闭合，因此零序激磁阻抗 Zm0
远小于正序激磁阻抗即： Zm0 << Zm Xm 的参数表达式 。
星形联结：零序电流不能流通，此时等效电路在这一边应断开。 三角形联结：零序电流仅能在三角形内部形成环流，而不能流到外电路。 即在零序等效电路中，变压器内部短接，但从外部看进去则是断开的。
标准联结组： （GB1094-85 ） 三相三绕组电力变压器的标准联结组： YN,yn0,d11 和 YN,yn0,y0 。
单相三绕组变压器的标准联结组： 为 I, I0, I0 。
三绕组变压器、自耦变压器和互感器
§4-1 三绕组变压器
➢三绕组的基本方程式、等效电路、运行性能 1．三绕组变压器的变比
内容回顾
三相变压器的不对称运行
A a
3I 0
b
0
C
Bc
Z1
Z2
Zm 0
(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 ZZm0m0ZZ2 2
Z0
内容回顾
三相变压器的不对称运行
➢ Y,yn联结的单相负载运行
I UA
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。
I 1I 2 I 3 0
Βιβλιοθήκη Baidu
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
U2
23
ZL2
aXm
I3 U3 ZL3
x
3
I&1
E&1
U&1
E&12
E&13
• •
E&2 E&21 U&2
E&23
• E&3 I&3 E&31 U&3
(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
对于升压变压器，
如果采用图4-l(a)所 示的方法布置，则低 1 2 3
321
1 3 2 2 31
压和高压绕组之间的
漏磁通较大，同时附 加损耗也显著增加， 使变压器可能发生局 部过热和降低效率。
的Y,，yn从联而结在由铁于心原内边产没生有零零序序主电磁流通，因，此感副应边零的序零电序动电势流，全迭部加成到为正激序磁电性动质势
上，使负载相端电压下降。在三相变压器组中，零序主磁通可在主磁路内 通过，零序电动势较大，故负载相端电压 急剧下降，另外两相电压则将升 高，以保持线间电压不变，于是产生严重的中性点位移现象。
(a)降 压 布 置
(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
三绕组变压器、自耦变压器和互感器
§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。
内容回顾
三相变压器的不对称运行
➢三相变压器零序等效电路与正序等效电路形式 基本 相 同、原、副绕组漏阻抗Z1、 Z’2与正序参数相同。零序激磁阻 抗可能与正序不同，故用 Zm0 表示 。
三相变压器组：三相磁路互相独立，零序电流激励的主磁通，其磁路与正 序电流激励的主磁通的磁路相同，因此零序激磁阻抗与正序激磁阻抗相等，
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
量配合有下列三种。
高压绕组 中压绕组 低压绕组
SN
SN
SN
SN
0.5S N
SN
SN
SN
0.5S N
注意：用标么值计算时，各绕组必须采用相同的容量基值。
§4-1 三绕组变压器
三绕组变压器的容量和标准联结组
k12
N1 N2
U1 U 20
k13
N1 N3
U1 U 30
k23
N2 N3
U 20 U 30
U1 U1
k12 k13
k13
k12
2．三绕组变压器的磁动势方程式
F 1F 2F 3F m
(4-2)
或
N 1 I& 1N 2I& 2N 3I& 3N 1 I& m
I& 1NN12 I&2N N13 I&3 I&m I& 1I& 2I& 3I& m
I 1 r jL 1 I 1 jM 1 I 2 jM 1 I 3 3
U 2 I2 r2 E 2 E 2 1E 2 3
I 2 r 2 jL 2 I 2 jM 1 I 1 2 jM 2 I 3 3
U 3 I3 r3 E 3 E 3 1E 3 2
E&32
E&1 jL1I&1
E&2 jL2I&2
E 3 jL3I 3
E& 21jM12I& 1
E& 12 jM12I& 2
E&3 1 j M 13 I&1 E&1 3 j M 13 I&3 E&3 2 j M 2 3 I&2 E&2 3 j M 2 3 I&3
U 1I1r1E 1E 12 E 13
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
U1 110kV U2 220kV
～ U3 330kV
U1
10.5kV
(a)
(b)
图4-2 三绕组变压器的用途
U2 121kV
242kV U3
三绕组变压器、自耦变压器和互感器
§4-1 三绕组变压器
➢三绕组变压器的容量和标准联结组
三绕组变压器
§4-1 三绕组变压器
为了绝缘方便，高压绕组部放在最外边。 对于降压变压器，中压绕组放在中间，低压绕组靠近铁心 柱，如图4-1(a)所示。 对于升压变压器，为了使磁场分布均匀，把中压绕组放在靠 近铁心柱，低压绕组放在中间，如图4-1(b)所示。
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(a)降 压 布 置
即 ： Zm0 = Zm 。
三相心式变压器：零序电流所激励的三相零序主磁通同大小、同相位，不能 在铁心内形成闭合磁路，只能通过非铁磁材料闭合，因此零序激磁阻抗 Zm0
远小于正序激磁阻抗即： Zm0 << Zm Xm 的参数表达式 。
星形联结：零序电流不能流通，此时等效电路在这一边应断开。 三角形联结：零序电流仅能在三角形内部形成环流，而不能流到外电路。 即在零序等效电路中，变压器内部短接，但从外部看进去则是断开的。
标准联结组： （GB1094-85 ） 三相三绕组电力变压器的标准联结组： YN,yn0,d11 和 YN,yn0,y0 。
单相三绕组变压器的标准联结组： 为 I, I0, I0 。
三绕组变压器、自耦变压器和互感器
§4-1 三绕组变压器
➢三绕组的基本方程式、等效电路、运行性能 1．三绕组变压器的变比
内容回顾
三相变压器的不对称运行
A a
3I 0
b
0
C
Bc
Z1
Z2
Zm 0
(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 ZZm0m0ZZ2 2
Z0
内容回顾
三相变压器的不对称运行
➢ Y,yn联结的单相负载运行
I UA
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。
I 1I 2 I 3 0
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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
U2
23
ZL2
aXm
I3 U3 ZL3
x
3
I&1
E&1
U&1
E&12
E&13
• •
E&2 E&21 U&2
E&23
• E&3 I&3 E&31 U&3
(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
对于升压变压器，
如果采用图4-l(a)所 示的方法布置，则低 1 2 3
321
1 3 2 2 31
压和高压绕组之间的
漏磁通较大，同时附 加损耗也显著增加， 使变压器可能发生局 部过热和降低效率。
的Y,，yn从联而结在由铁于心原内边产没生有零零序序主电磁流通，因，此感副应边零的序零电序动电势流，全迭部加成到为正激序磁电性动质势
上，使负载相端电压下降。在三相变压器组中，零序主磁通可在主磁路内 通过，零序电动势较大，故负载相端电压 急剧下降，另外两相电压则将升 高，以保持线间电压不变，于是产生严重的中性点位移现象。
(a)降 压 布 置
(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
三绕组变压器、自耦变压器和互感器
§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。
内容回顾
三相变压器的不对称运行
➢三相变压器零序等效电路与正序等效电路形式 基本 相 同、原、副绕组漏阻抗Z1、 Z’2与正序参数相同。零序激磁阻 抗可能与正序不同，故用 Zm0 表示 。
三相变压器组：三相磁路互相独立，零序电流激励的主磁通，其磁路与正 序电流激励的主磁通的磁路相同，因此零序激磁阻抗与正序激磁阻抗相等，
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
量配合有下列三种。
高压绕组 中压绕组 低压绕组
SN
SN
SN
SN
0.5S N
SN
SN
SN
0.5S N
注意：用标么值计算时，各绕组必须采用相同的容量基值。
§4-1 三绕组变压器
三绕组变压器的容量和标准联结组
k12
N1 N2
U1 U 20
k13
N1 N3
U1 U 30
k23
N2 N3
U 20 U 30
U1 U1
k12 k13
k13
k12
2．三绕组变压器的磁动势方程式
F 1F 2F 3F m
(4-2)
或
N 1 I& 1N 2I& 2N 3I& 3N 1 I& m
I& 1NN12 I&2N N13 I&3 I&m I& 1I& 2I& 3I& m
I 1 r jL 1 I 1 jM 1 I 2 jM 1 I 3 3
U 2 I2 r2 E 2 E 2 1E 2 3
I 2 r 2 jL 2 I 2 jM 1 I 1 2 jM 2 I 3 3
U 3 I3 r3 E 3 E 3 1E 3 2
E&32
E&1 jL1I&1
E&2 jL2I&2
E 3 jL3I 3
E& 21jM12I& 1
E& 12 jM12I& 2
E&3 1 j M 13 I&1 E&1 3 j M 13 I&3 E&3 2 j M 2 3 I&2 E&2 3 j M 2 3 I&3
U 1I1r1E 1E 12 E 13
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