电力系统普遍采用三相供电制, 电力系统用的最多的是三相变压器..ppt

1,电力系统普遍采用三相供电制，电力系统用的最多的是三相变压器。,第三章三相变压器,2,特殊问题,（1）三相变压器的磁路系统；（2）三相绕组的联接，即电路问题；（3）不同磁路下的感应电势的波形；,当三相变压器的原边和副边绕组均以一定的接法现接，带上三相对称负载，原边加上对称的三相电压时，因为三相对称电压本身大小相等、相位互差1200，因此求得一相的电压、电流，其它两相按对称关系求出。,3,3-1三相变压器的磁路系统,一、三相变压器组,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,C,,,,,,,,,,,,,,,,,A,C,B,X,Y,Z,a,c,b,x,y,z,,三个相分别是三个单相变压器，仅仅在电路上互相联接，三相磁路互相完全独立。各相主磁通有各自的铁心磁路，互不影响。若对称电源，三相磁通对称,4,二、三相心式变压器,三相的电路有联接，三相磁路也有联接。心式三铁心柱铁心结构，从三个单相变压器演变而来。,,5,,,6,如果把三台单相变压器的铁心拼成星形磁路，则当三相绕组外施三相对称电压时，由于三相主磁通也对称，故三相磁通之和将等于零。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,7,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,三相心式变压器的磁路,8,,,,,,,三相心式变压器的磁路特点各相磁路彼此相关,,,,由磁通的路径可知B相磁阻小，,优点耗材少、价格便宜、占地少、维护简单,,磁路长短不一，励磁电流占很小比例，影响不大。,9,三、三相五柱式变压器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,说明增加旁轭可减小高度,10,3.2三相变压器的电路系统,绕组的联接法和联接组,一、绕组端点的极性与标志,1.绕组端点的标志,高压首端A、B、C.末端X、Y、Z,低压首端a、b、c末端x、y、z,2.绕组的极性,A、同极性端定义同一铁心上的两个绕组若原绕组的某端点为正电位，副绕组必有一端点同为正电位。→同名端,11,B、判断同极性端,将恒定直流电流同时从原副绕组的两个端点通入,若他们再铁心中产生的同向,则为同极性端,反之则为异性端.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,12,3.单相变压器的联接组,,单相变压器中高压绕组首端为“A”、末端为“X”；低压绕组首端为“a”、末端为“x”。,,对于任意标定的a、x，感应电势和的相位关系有两种结果，即与同相或反相。,时钟表示法标志变压器高、低压绕组的相位关系。,A,X,a,x,13,说明表示从A点→X点的电势,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,X,a,x,,,所谓联接组,即为找出与的相位关系,判断A的同极性端为a,,,I/I-12,,14,连接组的时钟表示,高压电势看作时钟的长针固定指向时钟12点或0点低压电势看作时钟的短针代表低压电势的短针所指的时数作为绕组的组号。,15,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,X,a,x,A,X,a,x,,,,,,,I/I-6,I/I-12,标准联结组,单相变压器I/I－12；I/I－6；,16,①两台以上电力变压器并联运行时，其联结组标号是能否正常并联的非常重要的参数。,②对某些需要关注一、二次电压相位变化的负载，也必须要知道变压器的联结组标号。,变压器的联结组标号,17,二、三相变压器的联接,Y形,形分两种联接顺序,,,,,,,,,,,,,,,,,,ABC,XYZ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,ABC,XYZ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,ABC,XYZ,,,,,,,,,,末端连在一起，首端引出，为星形连接“Y”，中点引出Yo；,一相绕组末端与另一相绕组首端相连，依次得到一闭合回路，为三角形连接“”，有顺、逆之分。,18,1星形联结Y联结相电势线电势,,19,2三角形联结（D联结）a联结顺序为AX-CZ-BY-AX①线电动势与相电动势的关系为②相量图,,20,三角形联结（D联结）b.联结顺序为AX-BY-CZ-AX.①线电动势与相电动势的关系为②相量图,,21,三、三相变压器的联接组原副绕组线电势相位差,三相变压器的联接组是用副边线电势与原边线电势的相位差来决定。与原、边三相绕组的联接方法、绕组的绕向和绕组的首末端的标法有关。确定三相变压器的联接组号需通过画相量位形图来判别。,找出原、副边与的相位关系,22,,,,,,,,,,,,,,,,,ABC,XYZ,,,,,,,,,,,AZ,B,CY,X,,,,,,,,,,,,,,,,,,ABC,XYZ,,,,,A,B,XYZ,C,23,找出原,副边与的相位关系,联接组,1,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,ABC,XYZ,cab,zxy,,,,,,,,Aa,xyz,b,B,XYZ,C,AB/ab,Y/Y-4,,1200,24,（1）在接线图上标出各相电势相量；,（2）画出原绕组电动势相量位形图；,（3）根据同一铁心柱上原、副绕组感应电动势的相位关系，画出副边绕组电动势位形图。将“a”点与“A”点重合，使相位关系更直观。,（4）比较原、副绕组线电动势与的相位关系。根据钟点法确定联接组别。,联接组的判别,25,联接组,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,ABC,XYZ,abc,xyZ,,,,,,,,Aa,xyz,B,XYZ,C,AB/ab,Y/Y-6,b,,1800,26,,,,,,,,,,,,,,,,,,ABC,XYZ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,abc,xyz,,,,,,,,,,,,,,B,XYZ,C,Aa,,,b,c,,3300,,Y/-11,27,,,,,,,,,,,,,,,,,,ABC,XYZ,,,,abc,xyz,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,B,XYZ,C,Aa,,,b,c,,300,,Y/-1,,28,,,,,,,,,,,,,,,,,ABC,XYZ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,abc,xyz,,AZ,B,CY,X,ay,,xc,,bz,,/-10,,3000,29,四、标准联接组单相和三相变压器有很多联结组别，为了避免制造与使用时造成混乱，国家标准规定,Y/Y0-12用作配电变压器，其2次侧可以引出中线作为三相四线制，可以供动力电和照明电；（高压侧35kV，低压侧400V单相230V）,Y/-11,Y0/-11用于110kV以上的高压输电线路，高压侧可以接地。,Y0/Y-12,Y/Y-12,有形的联结适用于防雷性能较高的变压器。,30,联机组的几点认识,（1）当变压器的绕组标志（同名端或首末端）改变时，变压器的联接组号也随着改变。,（2）Y/Y联接的三相变压器，其联接组号都是偶数；,（3）Y/联接的三相变压器，其联接组号都是奇数；,（4）/联接可以得到与Y/Y联接相同的组号；/Y联接也可以得到与Y/联接相同的组号；,（5）最常用的联接组是Y/Y－12和Y/－11；,31,空载电流变压器空载运行时的原边电流称空载电流，并称为激磁电流。,当为正弦波，i为尖顶波,含谐波1不计饱和，正弦，i2计饱和，i正弦，,i为正弦,平顶波,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,t,t,im,,0,0,t1,t1,,,32,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,t,t,im,,0,0,t1,t1,,,,,,,,1不计饱和，正弦，i2计饱和，i正弦，,i为正弦,平顶波,33,3-3三相变压器绕组联接法和磁路系统对电势波形的影响,在变压器中,要有正弦波形的e，必须有正弦的，而这时由于铁心饱和的影响,励磁电流i0为尖顶波。,,,在三相变压器中，谐波磁通的路径与绕组的联接方式和结构有关。,34,在对称的三相系统中，三次谐波电流最大的特点大小相同，相位相同。,,,,零序电流的比较,35,结论不饱和时，正弦的Φ由正弦im产生。饱和时，正弦的Φ必须由尖顶的im产生。如果im仍为正弦，则产生Φ的是平顶波。平顶Φ的中含有较大的3次谐波磁通，如果不加以抑制，将产生含有3次谐波的感应电势。,36,一、Y/Y联接组的电势波形,原边加对称三相电源→i1，由于原边为Y/Y联接,三次电流无法通过，正弦,→,原边,,,,,,,,,,,,t,im,,0,t1,,,,,t,,,,,,,,,,,0,1,3,,三次谐波电流在Y联接的绕组中无法流通,37,,,t,,,,,,,,,,0,1,3,,,,t,e,,,,,,,,,0,1,3,,,,,,,,,e11,e13,e1e11e13,原边绕组中，相电势e1e11e13尖顶波e1,希望e13越小越好.,,38,结论正弦的磁通产生正弦感应电势；平顶的磁通产生尖顶的感应电势。,不饱和时，正弦波电流正弦磁通正弦感应电势；,饱和时，尖顶波电流,,饱和时，正弦波电流平定波磁通尖顶感应电势；,39,在三相变压器组和三心五柱变压器中,各相磁路互不相干，3在主磁路中、Rm磁小，3较大且,相当大,电势波形严重变形,,,,,,,,,,,,,,,,,,（1）在三相变压器组和三心五柱变压器,40,三相组式变压器各相磁路独立，3与1沿同一磁路闭合，3大，感应得到的E3可达4560。感应电势称为尖顶波，最大值升高，影响绝缘。,线电势中，三次谐波电动势互相抵消，线电势仍为正弦波。,故三相变压器组和三心五柱变压器不能做成Y/Y联接.,41,（2）三相心式变压器,3无法由主磁路通过,只能由油、油箱等形成回路，Rm磁大，故3小,e3小,但有附加损耗,故有容量限制容量限制在1800kVA以下,,,,,,,,,,,,,,,,,,磁路彼此相关，各相三次谐波磁通不能与1沿相同铁心磁路闭合，借助油箱等辅助磁路。磁阻大、3小。主磁通、感应电势接近正弦波，箱壁易引起涡流，有附加损耗。线电势仍为正弦波。,,,42,二.Y/连接组的电势波形,1原边Y→电流中无i3→i正弦→平顶,相电势有三次谐波→副边内有三次电流i3→,消弱了,使e13减小，故相电势近似正弦,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,C,,,,,,,,,,,,,,,,a,b,c,,,,43,问e13会不会减小至0,2外加U正弦→iL正弦→,,,,削弱,Y/联接,原边绕组Y联接，空载电流三次谐波不能流通，主磁通和原、副边绕组相电势中出现三次谐波分量。副边绕组联接，三次谐波同相位、同大小，形成三次谐波电流。副边三次谐波电流作为激磁电流，与原边绕组中的基波电流共同建立主磁场。主磁通接近正弦波。相电势为正弦波，线电势也为正弦波。,44,/Y连接组的电势波形原边iL正弦，沿内部i3，所以，i0尖顶，e呈正弦,,,,,,,,,,,,,a,b,c,,,,,,,,A,B,C,,,,,,,,,,,,,,,,,,,/Y联接,原边绕组中空载电流的三次谐波分量可以流通。磁通为正弦波，相电势为正弦波，线电势为正弦波。,45,结论在三相变压器中，希望在原边或副边绕组中有一个接成三角形，保证相电势接近正弦波，避免畸变。,Y/Y联接组的电势波形,Y/连接组的电势波形,/Y连接组的电势波形,组式相感应电势为尖顶波；线电势仍为正弦波。心式主磁通、感应电势接近正弦波；线电势仍为正弦波,主磁通接近正弦波，相电势为正弦波，线电势也为正弦波。,磁通为正弦波，相电势为正弦波，线电势为正弦波,46,,,,,,,,,,,,,a,b,c,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,C,,,,,,,,,,,,,,,,,,,大容量Y/Y联接，铁心另加绕租接成，为i3提供通路,第三绕组超高压/大容量电力变压器，常加一个三角形的第三绕组提供3次谐波励磁电流的通路。以改善电势波形。,47,3-4三相变压器的不对称运行,主要内容了解不对称运行的分析方法之一对称分量法；熟悉变压器的各序阻抗零序阻抗受那些因素影响,48,大小相等，相位互差1200，相序为称为对称。若有一条不满足,即称为不对称.,一、对称分量法,,,,49,则,对称分量法,引入算子,令,满足大小相等,相位互差,满足大小相等,相位互差,满足大小相等,相位相同,50,51,则,则,故上式有解且唯一,52,对称分量法的实质为线性变换,仅用于线性系统,二.三相变压器的各相序的等效电路和相序阻抗,1、正序、副序阻抗和等效电路,53,若原边加,分解之后,,解,,解,,解,1当加于变压器上,得到的等效电路与第二章中完全一样.,2加于变压器上,与上相比,仅是相序不同,但是磁路与电磁现象完全一样，故等效电路与正序完全相同,54,,,,零序电流,与三次谐波比较,零序电流同相位、同大小。零序电流在Y联接的原边绕组中无法流通。,2、零序等效电路,55,1磁路系统对零序阻抗的影响,A、零序电压加于三相变压器组上，等效电路与正序完全相同,零序主磁通与正序主磁通路径完全相同,故,,,,,,,,,,56,B、对于三相心式变压器，零序无法在其中流通,只有经油,油箱壁及部分铁心闭合，磁阻大,故,,,,,,,,,,,,,,,,,,57,（3）不同联接组的等效电路,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,C,,,,,,,,,,,,,,,,,,a,b,c,,,,,,,,,,Zm0,,,,,,,,Z1,,,,,Y0/Y,58,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,C,,,,,,,,,,,,,,,,,,a,b,c,,,,,,,,,Zm0,,,,,,,,Z1,,,,,Y/Y,,59,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,C,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Zm0,,,,,,,,Z1,,,,,,,Y/,a,b,c,60,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,C,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Zm0,,,,,,,,Z1,,,,,,,Y0/,a,b,c,,61,（4）零序激磁阻抗的求取,将变压器的一边开路，另一边按顺序连续串连后加单相电源，满足三绕组中大小相等、相位相同。测U、I及P,,,,,,,,,,,,,,,ABC,XYZ,abc,xyz,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,V,,A,,W,,,,,,另一边开路,,62,三、相变压器带单相负载不对称分量法的使用，Y/Y0不能带单相负载的原因以Y/Y0带单相负载为例。,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,C,,,,,,,,,,,,,,,,,,a,b,c,,,,,ZL,,I,Ua,如图，电源对称，副边a相带单相负载，b、c开路。变压器参数已知，求负载电流，原边电流及原付各相电压。（以a相为基准，且付边已折到原边）,63,解1列写边界条件,A、原边电流,,,,,,Zk,,,,,,2对称分量法分解,3各分量计算,,64,无零序电流,,,,,,Zk,,,,,,65,B、等效电路。（画A相）,外加电源对称但副序电流可以在原边流通,故而原边短路,又,将上式三图串联,等效电路用3ZL代替ZL,,,,,,Zk,,,,,,,,,,Zk,,,,,,,,,,,,,Zm0,,,,,,,,Z1,,,,,,,,,,,3ZL,,,66,由上图得,上三式相加,,67,忽略Zk,由上式可见,三相变压器组即使,也不会很大,不能单相带负载,,若三相心式变压器,单相负载,68,3、中性点位移.,略漏抗压降,,,69,画相量图假定已知负载电流副边电压,及它们的相位角,1.作出即,,2.由P31图电流与产生的磁通同向。找出,,,,70,3滞后,[],4,找出,,,A,,,,,,,,,,71,5,6虚线为正三角形.它们的中心在0点红色中,A相电压,及大大,,,A,,,,,,,,,,,C,,B,,,,O’,,,72,红色中由虚线平移而成,中性点位移,极端情况A相短路,O,与A点重合,,,,,B,C,,A,,,,,,,,O’,,,73,分析2原因,的存在,即的存在。在心式变压器中,小,中性点位移不严重,Y/Y0只能做成心式变压器,2原边同样发生中性点位移,,,,,B,C,,A,,,,,,,,O’,,,74,4、其他连接组,原付边同样有零序电流,产生的抵消,75,波形分析原边电压原边线电流主磁通原边相电势原边线电势Y/YY//Y,76,不同磁路、联结组别对相电动势波形影响,