第三章三相变压器及运行

第三章 三相变压器及运行
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Date:2020/4/14
第一节 三相变压器的磁路
一、各相磁路彼此独立 就是用三个单相变压器构成三相变压器组。
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二、各相磁路彼此相关（三相铁芯式变压器）
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第二节 三相变压器的连接组 一、三相变压器绕组的接法 ❖ 基本接法：
❖ 三次谐波电流分量分别为：
i
3
A
I 3m
sin 3t
i 3B I 3m sin 3(t 120) I 3m sin 3t
i 3C I 3m sin 3(t 240) I 3m sin 3t
❖ 特点：各相电流的三次谐波分量是同相位的！
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由于三次谐波电流在时间上是同相位的，它们能否 流通取决于三相绕组的连接方法。
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❖ 时钟表示法：高压电动势看作时钟的长针，低压 电动势看作时钟的短针，把代表高压电动势的长针 固定指向12点，代表低压电动势的短针所指的时数 作为绕组的组号。
1、单相变压器的连接组别 ❖ Ii0：同极性端同时标为首端。 ❖ Ii6：同极性端一个标为首端，一个标为末端。
❖ 一次侧YN连接：三次谐波电流可以通过N线流通， 不论二次侧如何连接，各相磁化电流均为尖顶波， 铁芯中的磁通为正弦波，二次侧各相电动势也为正 弦波。
❖ 一次侧Y连接：三次谐波电流不能流通，铁芯中 的磁通波形和二次侧各相电动势波形与变压器的构 造及二次侧的连接有关。
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➢ 星形（Y）：三相末端相连 ➢ 三角形（D）：相邻相首末端相连
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❖ 组合接法： ➢ Yy或YNy或Yyn：高压侧和低压侧都是星形接 法，某一侧的中性点可接地。
➢ Yd或YNd；高压侧星形接法，低压侧三角形 接法，高压侧的中性点可接地。
➢ Dy或Dyn：高压侧三角形接法，低压侧星形接 法，低压侧的中性点可接地。 ➢ Dd：高压侧和低压侧都是三角形接法。 ❖ 注意：只有星形接法才有中性点。
三、Yd 连接的三相变压器 ❖ 二次侧的三次谐波电动势形成环流，该环流产生 磁通与原有的三次谐波磁通相抵消，铁芯磁通波形 接近于正弦波，相电势也接近于正弦波。
❖ 也可以理解为产生正弦磁通所需要的尖顶波由一 次侧和二次侧共同提供，一次侧提供基波分量，二 次侧提供三次谐波分量。
❖ 由于Yd 连接的三相变压器，其相电势波形为正 弦波，所以大容量的变压器可以接成Yd 连接。
❖ 思考：铁芯磁通波形和 相电势波形都是主要由基波 和三次谐波合成的，为什么 铁芯磁通波形是平顶波，而 相电势波形是尖顶波？
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❖ 注意：由于三相变压器组 的各相有独立的磁路，三相 谐波磁通能够通过铁芯流通， 磁阻较小，磁通较大，而且 其频率是基波的三倍，其感 应的三次电势分量振幅可达 基波的 50% ~ 60%，不但 使相电势波形严重畸变，而 且使相电势辐值超过允许值。 所以，三相变压器组不能接 成 Yy 运行。
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二、三相铁芯式变压器 Yy 连接
❖注意：由于三次谐波磁通经过油箱壁等钢件时， 会在其中感应电动势，产生涡流，引起油箱壁局部 过热，降低变压器的效率。国标规定，Yy 连接的三 相铁芯式变压器，其容量不能超过1800kVA。
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第四节 变压器的并联运行
一、理想并联运行的条件 1、空载时各变压器的二次电压必须相等且同相位， 这样，并联变压器内部才不会产生环流。
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二、三相铁芯式变压器 Yy 连接
❖ 和 Yy 连接的三相变压器组一样，三次谐波电流 分量不能流通，磁通含有三次谐波分量。只是磁通 的三次谐波分量不能通过铁芯流通，只能通过变压 器油、油箱壁合铁轭等形成回路，其磁路磁阻较大， 磁通量很小。其所感应的谐波电势也很小，相电势 接近于正弦波。所以，三相铁芯式变压器可以接成 Yy 形式。
一、Yy连接的三相变压器组 ❖ 磁化电流：正弦波，因为 三次谐波电流分量不能流通。 ❖ 铁芯磁通：平顶波（因为 磁路饱和），可以分解为基 波和奇次谐波，其中三次谐 波的影响较大。 ❖ 相电势：尖顶波，由基波 电势和三次谐波电势合成。
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一、Yy连接的三相变压器组
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四、附加三角形连接绕组的 Yy 变压器
大容量的变压器如需要接成Yy形式，必须在铁芯柱 上另外安装一套三角形连接的绕组，该绕组可以为 变压器提供励磁所需的三次谐波电流分量。根据需 要，还可以把该绕组的端点引出，成为三绕组变压 器。
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2、三相变压器的连接组别 ❖ 三相变压器的连接组别用一、二次绕组的线电势 相位差来表示。
❖ Yy连接：
B
EAB
b
Eab
YZ X
Aa
c
C
Yy0 连接
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Yy6 连接
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❖ Yd连接
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二、连接组别及标准连接组
❖ 连接组：表示一、二次绕组电动势相位关系的一 种方法。
❖ 同极性端：某一时刻高低压绕组上极性相同的对 应端点称为同极性端。
❖ 注意：同极性端是客观存在的，它与高低压绕组 的相对绕向有关。
❖ 首末端：绕组的两个端 点，人为地指定其中一个 是首端，则另一个就是末 端。
❖ 三相变压器的连接组别种类繁多，为统一制造， 我国国标规定只生产五种标准连接组：Yyn0、Yd11、 YNd11、YNy0 和 Yy0 ，其中前三种最为常用。
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第三节 三相变压器绕组连接法及其磁路系统 对电动势波形的影响
❖ 由于磁路饱和，磁化电流为尖顶波，可以分解为 基波和奇数次谐波，其中三次谐波分量最大，对变压 器的影响也最大。