第五节 自耦变压器的工作原理与运行

12
≤3 。
3. 自耦变压器的过电压
（1）过电压： 特点：高---中压间有电路的直接联系，一侧过电压直接传到 另一侧（包括内、外及中性点电压偏移）。
式中，K12---自耦变压器高、中压变压比
（2）防护：
①自耦变高压和中压出口端必须装设避雷器。 避雷器必须装设在自耦变压器和连接自耦变压器的隔 离开关之间，避雷器回路中不装设隔离开关---确保不断 开。 ②中性点必须直接接地或经小电抗接地。 避免高压侧电网发生单相接地时，在非接地相的中压绕 组出现过电压。 注：自耦变压器的高压和中压电压等级必须是500KV、 330KV、220KV、110KV。
4、三绕组自耦变压器 （1）第三绕组作用： ① “△”接，消除三次谐波减小自耦变压器的零序 阻抗； ②连接发电机、调相机或接发电厂厂用设备电源等； （2）第三绕组容量要求： ① 第三绕组的电压一般为6--35KV。 ② 如果仅用来消除三次谐波，其容量一般为标准容 量的1/3左右（满足热、动稳要求） 。 ③ 如果还用来连接发电机、调相机或引接发电厂厂 用设备电源等，其容量最大等于自耦变压器的标准容量 （受铁芯尺寸限制）。
2、联合运行方式二 ① 功率传输：中压侧同时向高 压和低压侧（或高压和低压同时 向高压侧）传输功率。 ② 特点： （1）公共绕组负荷较大，最大 传输功率受到公共绕组容量的限 制，运行中应注意监视公共绕组 负荷。 （2）在此运行方式下运行时， 自耦变压器的容量不能得到充分 利用。 （3）以此运行方式为主的发电 厂主变压器一般不选用三绕组自 耦变压器。在负荷方向变化较大 的情况（联络变） ，可以采用加 大公共绕组容量的自耦变压器。
第六节
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变压器的并列运行
一、理想并列运行条件
（1）电压比相等； （2）短路阻抗相等； （3）绕组连接组别相同。
二、并联条件不满足的影响
1、电压比不同的变压器并列运行 （1）特点 平衡电流由 k * 和变压器的短路电压决定，通常变 压器的短路电压很小，即使两台变压器的电压比相差不 大，也会产生很大的平衡电流。
第五节
自耦变压器的工作原理与运行
一、自耦变压器的工作原理
bd: 一次绕组，N1； cd: 二次绕组，(公共绕组）N2； bc: 串联绕组，N1-N2。
1. 自耦变压器的容量关系
(1)电压及电流关系
U1 N1 I k12 2 U2 N2 I 1
式中 k12 ----自耦变压器的电压比。
（2）要求 当变压器带负荷运行时，平衡电流叠加在负荷电 流上，使一台变压器的负荷增大，另一台变压器的负 荷减轻，负荷增大的变压器可能过负荷，所以，一般 k *不得超过0.5%。 2、短路阻抗不同的变压器并联 （1）特点 并列运行的变压器负荷分配与短路电压成反比。 由于一般容量大的变压器短路电压较大，容量小的变 压器短路电压小，故容量小的变压器承担的负荷大， 有可能过负荷。 （2）要求 短路电压差不超过10%。短路电压不同的变压器， 可适当提高短路电压大的变压器二次电压，使并列运 行变压器的容量均能充分利用。
k12
I I =电磁+电路 I 2 1
根据磁势平衡原理：
I I 2 I1
.
.
.
I )N ( N1 N 2 ) I1 I N 2 ( I 2 1 2
.
.
N1 N 2 k12 1 . N2 I1 I
.
I 2 I1 1 (1 ) . I2 k12 I2 I
可见
串联绕组的容量与公共绕组的容量相等。
Ss = Sc = Sa （电磁传输）,
Se （电路直接传输）
2. 自耦变压器的效益系数 标准容量与额定容量之比，称为自耦变压器的效益系数K ，
b
即
Kb
越小， K
1 1 k12
电压比K
12
b
越小，采用自耦变压器经济效益越显著。
为保证自耦变压器的经济效益，应使其变比 K
3）标准容量 通过电磁感应传输的最大功率，即公共绕组的容量
Sc S a U N 2 ( I N 2 1 1 I N 1 ) U N 2 I N 2 (1 ) (1 )S N k12 k12
称为自耦变压器的标准容量。而此时串联绕组的容量为
S s (U N 1 U N 2 ) I N 1 1 1 U N 1 I N 1 (1 ) (1 )S N k12 k12
三、自耦变压器的特点
1、两个绕组间除有电磁联系外，还有电路联系。 2、优点： ① 有效材料（导线、硅钢片）和结构材料（铜材）减小，成本 低； ② 铜损、铁损减少，效率高； ③ 尺寸小，重量轻，极限制造容量大。 3、缺点： ① 一次和二次绕组之间有直接联系，所以二次绕组的绝缘必须 按较高电压设计； ② 一次和二次绕组之间漏磁较小，电抗较小，短路电流比普通 双绕组变压器大； ③ 一次和二次侧的三相绕组连接组别必须相同，即均为星形 或三角形； ④ 由于运行方式多样化，继电保护整定困难； ⑤ 自耦变压器调整电压困难，不易取得绕组间的电磁平衡。
.
(2) 自耦变压器的额定容量和标准容量
1）功率关系
U1 I 1 U 2 I 2
. . . . . . U I 1 U 2 I1 U 2 I 2 2 U 2 I 2 (1 ) k12 k12 . . . . . .
总功率=
（电路）+（电磁）
2）额定容量（总容量、铭牌容量） 在额定情况下，S N U N1I N1 U N 2 I N 2 ,称为 自耦变压器的额定通过容量，又称自耦变压器的额定容量。
3、绕组联结组别不同的变压器并列运行 （1）特点 会产生几倍于额定电流的平衡电流，短时运行就会 严重影响变压器的使用寿命，甚至可能是变压器绕组烧 坏。 （2）要求 绕组联结组别不同的变压器不能并列运行，只有将 绕组联结组别改变为同一联结组别才能并列运行。
二、自耦变压器的运行方式


自耦运行方式： 第三绕组不参加功率交换，只在 高-中压侧有功率交换，其最大传 输功率等于自耦变压器的额定容 量。 联合运行方式： 第三绕组参加功率交换 1.联合运行方式一 ① 功率传输：高压侧同时向中压和低压侧（或中压和低 压同时向高压侧）传输功率。 ② 特点：串联绕组负荷较大，最大传输功率受到串联绕 组容量的限制，运行中应注意监视串联绕组负荷。 ③ 应用场合：主要用于送电方向以低压和中压侧同时向 高压侧送电为主、单机容量为125MW及以下的发电厂。