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1、第四章 三繞組變壓器和自耦變壓器,4-1 概 述 4-2 三繞組變壓器 4-3 自耦變壓器,第四章 三繞組變壓器和自耦變壓器,基本要求： 1.了解三繞組變壓器和自耦變壓器的用途及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； 2.掌握三繞組變壓器的基本電磁關(guān)系、簡化等效電路及其參數(shù)的物理意義和測定方法； 3.掌握自耦變壓器的基本電磁關(guān)系、方程式和等效電路， 4.掌握自耦變壓器的容量關(guān)系和計(jì)算方法。,4-1 概 述,變壓器按繞組數(shù)目分為：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自耦變壓器。 1.三繞組變壓器,定義：每相鐵心柱上有高壓、中壓、低壓三個(gè)繞組的變壓器。 用途：在電力系統(tǒng)中，當(dāng)需要把三個(gè)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)聯(lián)系起來時(shí)，常采用三繞組變壓器

2、。,2.自耦變壓器 定義：一次繞組和二次繞組具有公共繞組的變壓器。,QZB自耦變壓器,220kV三相三繞組無勵(lì)磁調(diào)壓自耦降壓變壓器,用途：在高壓大容量電力系統(tǒng)中，當(dāng)需要把兩個(gè)電壓等級(jí)相近的電力網(wǎng)聯(lián)系起來時(shí)，經(jīng)常采用自耦變壓器作為聯(lián)絡(luò)變壓器。,4-2 三繞組變壓器,三繞組變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 三繞組變壓器的鐵心一般采用心式結(jié)構(gòu)。 每相有高壓、中壓、低壓三個(gè)繞組，同心地套在同一鐵心柱上。通常高壓繞組放在最外層，低壓繞組或中壓繞組放在最里層。,三繞組變壓器繞組布置示意圖,(a)升壓變壓器,(b)降壓變壓器,1.工作原理,1）變比,,三個(gè)繞組之間的變比,三繞組變壓器的磁通分為： 主磁通：同時(shí)與三個(gè)繞組交鏈

3、的磁通稱為主磁通。,自漏磁通：只交鏈一個(gè)繞組的磁通稱為自漏磁通。,互漏磁通：只交鏈兩個(gè)繞組的磁通稱為互漏磁通。,2）基本方程式,當(dāng)外施電壓為正弦波且穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電壓方程式為：,式中，R1、R2、R3為各繞組的電阻；L1、L2、L3為各繞組的自感；M12M21為繞組1與繞組2之間的互感；M13=M31為繞組1與繞組3之間的互感；M23=M32為繞組2與繞組3之間的互感。,(4-2),(4-3),(4-4),把二次側(cè)折算到一次側(cè)，即,,折算到一次側(cè)的電壓方程式為：,,磁動(dòng)勢平衡方程式為：,把二次側(cè)折算到一次側(cè)，,磁動(dòng)勢平衡方程式可寫為：,忽略勵(lì)磁電流，有,式中，,式(4-2) +式(4-3)，并將

4、 代入，整理得,式(4-2) +式(4-4)，并將 代入，整理得,,式中，,Z1、Z2、Z3分別是繞組1、2、3的等效電抗。 X1、X2、X3分別是繞組1、2、3的等效電抗，并非各繞組本身漏磁通所對(duì)應(yīng)的電抗，而是各繞組的自感漏電抗以及該繞組與另兩個(gè)繞組之間的互感漏電抗的合成。,3）等效電路,由折算到一次側(cè)的基本方程式：,可畫出三繞組變壓器的簡化等效電路：,三繞組變壓器的電壓調(diào)整率為,三繞組變壓器的效率為,式中，pCu1 、 pCu2 、 pCu3是繞組1、2、3的銅耗； pFe是鐵耗； P2、P3是繞組2、3輸出的有功功率。,4）相量圖,由基本方程式可畫出三繞組變

5、壓器的相量圖。,三繞組變壓器帶感性 負(fù)載時(shí)的相量圖,2.短路試驗(yàn)測參數(shù),短路試驗(yàn)1,,等效阻抗 可通過三次短路實(shí)驗(yàn)測定。每次測出兩個(gè)繞組間的短路阻抗。,短路試驗(yàn)2,短路試驗(yàn)3,三繞組變壓器的參數(shù) 為：,,,3.三繞組變壓器的額定容量及聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào),1）額定容量 繞組的額定容量反映繞組傳遞功率的能力。 單相三繞組變壓器,三相三繞組變壓器,三繞組變壓器的額定容量SN：指三個(gè)繞組中容量最大的繞組容量。 2）容量配合,3）標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組 三相三繞組變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組： YNyn0d11、YNyn0y0 單相三繞組變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組： I I0 I0,SFSZ9-240000/220 三繞組

6、自然循環(huán)風(fēng)冷有載調(diào)壓電力變壓器。,4-3 自耦變壓器,1.自耦變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),(a)接線圖,特點(diǎn)：自耦變壓器的一、二次繞組之間不僅有磁的耦合，還有電的直接聯(lián)系。,自耦變壓器,公共繞組：一、二次繞組共用的部分繞組。(繞組ax) 串聯(lián)繞組：非公共部分的繞組。(繞組Aa),2. 基本方程式、等效電路、相量圖和容量關(guān)系 1）基本方程式,k為雙繞組變壓器的變比,自耦變壓器的變比為,低壓側(cè)回路電壓方程式：,,,,高壓側(cè)回路電壓方程式：,磁動(dòng)勢平衡方程式：,,,,又,忽略勵(lì)磁電流，則有,,,自耦變壓器的電流關(guān)系：,,,,2）簡化等效電路,,3）相量圖,自耦變壓器帶感性 負(fù)載時(shí)的相量圖,自耦變壓器的簡化等效

7、電路,4）容量關(guān)系,普通雙繞組變壓器：,自耦變壓器的輸出容量,自耦變壓器：,自耦變壓器的視在功率由兩部分組成： 電磁功率SM，是通過串聯(lián)繞組和公共繞組的電磁感應(yīng)關(guān)系由一次側(cè)傳遞到二次側(cè)的功率。,傳導(dǎo)功率SC ，是由電源通過串聯(lián)繞組直接傳導(dǎo)作用到二次側(cè)的功率。,公共繞組的電磁容量為,串聯(lián)繞組的電磁容量為,結(jié)論：自耦變壓器的傳導(dǎo)容量占額定容量的1/kA，電磁容量占額定容量的(11/kA) 。,式中， 稱為自耦變壓器的效益因數(shù)。,3. 短路試驗(yàn)、短路阻抗、短路電流和電壓調(diào)整率,1）短路阻抗 自耦變壓器短路阻抗ZkA的測定：在高壓側(cè)做短路試驗(yàn)求得。,短路阻抗：,由簡化等效電路可知,由于ax繞組短接

8、，電壓Uk實(shí)際上加在串聯(lián)繞組Aa上。因此由高壓側(cè)測得的ZkA等于把繞組Aa作為一次繞組、ax作為二次繞組的雙繞組變壓器的短路阻抗。,這兩個(gè)短路阻抗的阻抗基值之比為,它們的標(biāo)幺值之比為,自耦變壓器短路阻抗ZkA的測定：在低壓側(cè)做短路試驗(yàn)求得。,由簡化等效電路可知,即,改成雙繞組變壓器進(jìn)行短路試驗(yàn)，求得的短路阻抗為,這兩個(gè)短路阻抗的比值為,它們的阻抗基值之比為,它們的標(biāo)幺值之比為,,2）短路電流,3）電壓調(diào)整率,4）效率,結(jié)論：,（1）自耦變壓器短路阻抗的絕對(duì)值與同電磁容量的雙繞組變壓器相等，短路阻抗的標(biāo)幺值是同電磁容量雙繞組變壓器的kxy倍。 （2）和雙繞組變壓器一樣，自耦變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值

9、從高壓側(cè)或低壓側(cè)看都是一樣的。,（4）因?yàn)殡妷赫{(diào)整率近似與 成正比，所以自耦變壓器負(fù)載時(shí)的電壓調(diào)整率約為同電磁容量雙繞組變壓器的kxy倍。,（3）因?yàn)槎搪冯娏髋c 成反比，所以自耦變壓器的短路電流大約為同電磁容量雙繞組變壓器的 倍，這點(diǎn)對(duì)自耦變壓器安全運(yùn)行是不利的。,4. 自耦變壓器的運(yùn)行問題,（1）為了防止由于高壓側(cè)單相接地故障而引起低壓側(cè)過電壓，用在電網(wǎng)中的三相自耦變壓器的中性點(diǎn)必須可靠接地。,（2）由于高、低壓側(cè)有電路上的聯(lián)系，高壓側(cè)遭受雷擊過電壓時(shí)，也會(huì)傳到低壓側(cè)。為了避免發(fā)生危險(xiǎn)，高、低壓側(cè)均需要裝設(shè)避雷器。 （3）由于自耦變壓器的短路電流較大，為此必須采取限制短路電流的措施。,自耦變壓器中性點(diǎn)接地,