1、11第四章 三相變壓器第一節 三相變壓器的磁路系統第二節 三相變壓器的電路系統繞組的 聯結方式和聯結組第三節 三相變壓器繞組聯結方式及磁路系 統對電動勢波形的影響第四節 變壓器的并聯運行 2概述 當三相變壓器的原邊和副邊繞組均以一定的接法連接， 帶上三相對稱負載， 原邊加上對稱的三相電壓時 ，因為三相對稱電壓本身大小相等、相位互差1200，因此求得一相的電壓、電流， 其它兩相按對稱關系求出。 33概述特殊問題：（1）三相變壓器的磁路系統；（2）三相繞組的聯接，即電路問題；（3）不同磁路下的感應電勢的波形；44第一節 三相變壓器的磁路系統 三相變壓器主要有兩種結構形式: 一種是由三臺單相變壓器組

2、合而成，稱為三相組式變壓器或三相變壓器組; 另一種形式是三柱式鐵心變壓器，稱為心式變壓器。兩種形式的變壓器磁路系統完全不同。 5一.三相組式變壓器的磁路系統 把三臺獨立的單相變壓器的繞組按一定方式作三相聯接，構成一臺三相變壓器。 ABCACBXYZacbxyz 三個相分別是三個單相變壓器， 僅僅在電路上互相聯接，三相磁路互相完全獨立。 各相主磁通有各自的鐵心磁路， 互不影響。若對稱電源，三相磁通對稱 66二. 三相心式變壓器 三相的電路有聯接， 三相磁路也有聯接。心式三鐵心柱鐵心結構， 從三個單相變壓器演變而來。7788 如果把三臺單相變壓器的鐵心拼成星形磁路，則當三相繞組外施三相對稱電壓時，

3、由 于三相主磁通也對稱，故三相磁通之和將等 于零。9三相心式變壓器的磁路特點：各相磁路彼此相關由磁通的路徑可知：B相磁阻小，優點：耗材少、價格便宜、占地少、維護簡單磁路長短不一， 勵磁電流占很小比例， 影響不大。 10第二節 三相變壓器的電路系統繞組的聯結方式和聯結組一.繞組端點的標志與極性 高壓繞組的某一端頭電位為正時，低壓繞組必有一個端頭電位也為正，這兩個具有相同極性的對應端頭稱為同極性端（或同名端），用符號“ ”表示。 繞組端點的標志:高壓首端A、B、C. 末端X、Y、Z低壓首端a、b、c 末端x、y、z1111（a）高、低壓繞組繞向相同 （b）高、低壓繞組繞向相反 圖43 繞組的極性判

4、斷同極性端將恒定直流電流同時從原副繞組的兩個端點通入，若他們再鐵心中產生的同向，則為同極性端，反之則為異性端。12二、單相變壓器的聯接組*顯然單相繞組原副邊有兩種電勢相位關系： EAX和Eax同相位； EAX和Eax相位相反。原副邊有電勢相位關系有：繞組標志與極性有關單相繞組原副邊電勢相位關系 EAX和Eax的相位關系1313二、單相變壓器的聯接組 高、低壓繞組間感應電動勢的相位關系，通常用時鐘表示法，且規定一般規定電動勢的正方向為首端指向末端。 單相變壓器中高、低壓繞組感應電動勢只有兩種關系： 高、低壓繞組首端為同極性端，則二者相電動勢同相位； 高、低壓繞組首端為異極性端，則二者相電動勢相位

5、相反。時鐘表示法：標志變壓器高、低壓繞組的相位關系。 1414連接組的時鐘表示 高壓電勢看作時鐘的長針固定指向時鐘12點(或0點) 低壓電勢看作時鐘的短針代表低壓電勢的短針所指的時數作為繞組的組號。1515*一、二次繞組的同極性端同標志時，一、二次繞組的電動勢同相位。*一、二次繞組的同極性端異標志時，一、二次繞組的電動勢反相位。單相變壓器的標準聯結組為II0（I/I-12）。 二、單相變壓器的聯接組1616三.三相變壓器的電路系統Y形形(分兩種聯接順序)A B CX Y ZA B CX Y ZA B CX Y Z末端連在一起， 首端引出， 為星形連接“Y”， 中點引出YN；一相繞組末端與另一相

6、繞組首端相連， 依次得到一閉合回路， 為三角形連接“”， 有順、逆之分。 17U1AU1BU1CU2AU2BU2CU2AU2BU2CU2AU2BU2C四、三相變壓器的聯接組三相變壓器的標志18 三相變壓器高、低壓繞組的聯接方式、繞組標志的不同，都使高、低壓繞組對應的線電勢之間相位差不同，聯接組號是用來反映三相變壓器繞組的聯接方式及對應線電勢之間相位關系的。 高、低壓繞組的聯接方式不同、繞組標志不同，對應的線電勢相位關系也不同，但是它們總是相差 的整數倍，所以也可以采用時鐘法來表示三相變壓器繞組聯接和相位關系。 同單相變壓器類似，把高壓邊的線電勢作為長針，固定指向鐘表盤的12點位置，低壓邊相應的

7、線電勢作為短針，它在鐘面上所指的數字，即為三相變壓器的聯接組號。四、三相變壓器的聯接組1919A B CX Y ZA ZBC YXA B CX Y ZABX Y ZC三相變壓器的電路連接與電勢位型圖2020找出原,副邊 與 的相位關系Yy聯接組(1)A B CX Y Zc a bz x yA ax y zbBX Y ZCAB/abYy412002121（1）在接線圖上標出各相電勢相量；（2）畫出原繞組電動勢相量位形圖；（3）根據同一鐵心柱上原、副繞組感應電動勢的相位關系， 畫出副邊繞組電動勢位形圖。將“a”點與“A”點重合，使相位關系更直觀。 （4）比較原、副繞組線電動勢 與 的相位關系。 根

8、據鐘點法確定聯接組別。 聯接組的判別:2222聯接組A B CX Y Za b c x y ZA ax y zBX Y ZCAB/abYy6b18002323若高壓繞組三相標志不變，低壓繞組三相標志依次后移，可以得到Yy4、Yy8連接組別。Yy連接同名端在對應端，對應的相電勢同相位，線電動勢也同相位，連接組別為Yy0。同理，若異名端在對應端，可得到Yy6、Yy10和Yy2連接組別。A B CX Y Za b c x y Z2424A B CX Y Za b cx y zBX Y ZCA abc3300Yd11Yd連接2525A B CX Y Za b cx y zBX Y ZCA abc300

9、Yd12626Yd連接若高壓繞組三相標志不變，低壓繞組三相標志依次后移，可以得到Yd3、Yd7連接組別。同理，若異名端在對應端，可得到Yd5、Yd9和Yd1連接組別。同名端在對應端，對應的相電動勢同相位，線電勢 相差3300，連接組別為Yd11。A B CX Y Za b cx y zBX Y ZCA abc3300Yd112727A B CX Y Za b cx y zA ZBC YXa yx cb zDd103000Dd2828對變壓器繞組聯接組別的幾點認識：繞組標志（同名端或首末端）改變時，聯接組號也改變；Y，y聯接的變壓器聯接組號均為偶數，Y，d聯接的變壓器聯接組號均為奇數；D，d聯接

10、可得到與Y，y聯接相同的組號，同樣，D，y聯接也可得到與Y，d聯接相同的組號。五.三相變壓器的聯接組2929電力變壓器有五種聯接組，分別是：Y，d11聯接組：用于低壓側電壓超過400V，高壓側電壓在35kV以下，容量5600kVA以下的場合。YN，d11聯接組：用在高壓側需要中性點接地，電壓一般在35110kV以上的場合。Y，yn0聯接組：用在低壓側為400V的配電變壓器中，供給三相負載和單相照明負載，高壓側電壓不超過35kV，容量不超過1800kVA。YN，y0聯接組：用于高壓側中性點需要接地的場合。Y，y0聯接組：用在只供三相動力負載的場合。 最常用的聯接方式是Y，y0和Y，d11兩種。五

11、.三相變壓器的聯接組3030第三節 三相變壓器繞組聯結方式及磁路系統對電勢波形的影響 三相系統中，三相的三次諧波電流幅值相等，相位相同 ，即有： 磁通中的三次諧波磁通也是大小相等，相位相同。變壓器的空載電流波形與三相繞組的聯接法（星形或三角形聯接）有關，而鐵心中磁通的波形又與磁路的結構形式（組式或心式變壓器）有關。 31313232結論： 不飽和時，正弦的由正弦i0產生。飽和時:正弦的必須由尖頂的i0產生。如果i0仍為正弦，則產生的是平頂波。 平頂的中含有較大的3次諧波磁通，如果不加以抑制，將產生含有3次諧波的感應電勢。 3333一.Y，d聯結的組式變壓器電勢波形原邊加對稱三相電源i1，由于原

12、邊為Yd聯接,三次電流無法通過， 正弦, (原邊)ti00t1t013三次諧波電流在Y聯接的繞組中無法流通3434t013t e013e11e13e1=e11+ e13原邊繞組中，相電勢e1=e11+ e13 (尖頂波e1),希望e13越小越好.3535 在三相變壓器組式中,各相磁路互不相干， 3在主磁路中、Rm磁小， 3較大且相當大,電勢波形嚴重變形一.Y，y聯結的組式變壓器電勢波形3636圖411 心式變壓器3次諧波磁通的路徑 三次諧波磁通在變壓器油箱壁等構件中引起三倍頻率的渦流損耗，使變壓器局部發熱和損耗增加，所以心式變壓器容量大于1800kVA的變壓器不采用Y，y聯結方式。2.Y，y聯

13、結的心式變壓器電勢波形37373.Y，d聯結和D，y聯結變壓器的電勢波形 對于Y，d聯結的變壓器（組式和心式），其一次繞組中無三次諧波勵磁電流流通，所以主磁通中將有三次諧波磁通，諧波磁通在一、二次繞組的相電勢中感應三次諧波電勢。 由于二次繞組為三角形聯結，二次側三相的三次諧波電勢在閉合的三角形內形成三次諧波環流。 由于一次繞組中無三次諧波電流與之平衡，所以二次繞組的三次諧波電流起著勵磁作用。38383.Y，d聯結和D，y聯結變壓器的電勢波形(1)原邊Y電流中無i3i正弦平頂相電勢有三次諧波 副邊內有三次電流i3 消弱了 ,使e13減小，故相電勢近似正弦ABCabc3939問: e13會不會減小

14、至0?(2) 外加U正弦 iL正弦 削弱Yd聯接原邊繞組Y聯接， 空載電流三次諧波不能流通， 主磁通和原、副邊繞組相電勢中出現三次諧波分量。副邊繞組聯接，三次諧波同相位、同大小，形成三次諧波電流。副邊三次諧波電流作為激磁電流，與原邊繞組中的基波電流共同建立主磁場。主磁通接近正弦波。相電勢為正弦波，線電勢也為正弦波。4040Dy連接組的電勢波形:原邊iL正弦，沿內部i3，所以，i0尖頂，e呈正弦abcABCDy聯接 原邊繞組中空載電流的三次諧波分量可以流通。 磁通為正弦波， 相電勢為正弦波，線電勢為正弦波。4141結論：在三相變壓器中， 希望在原邊或副邊繞組中有一個接成三角形，保證相電勢接近正弦

15、波，避免畸變。 Yy聯接組的電勢波形Yd連接組的電勢波形Dy連接組的電勢波形組式：相感應電勢為尖頂波；線電勢仍為正弦波。心式：主磁通、感應電勢接近正弦波；線電勢仍為正弦波主磁通接近正弦波，相電勢為正弦波，線電勢也為正弦波。磁通為正弦波， 相電勢為正弦波，線電勢為正弦波4242abcABC大容量Yy聯接，鐵心另加繞租接成，為i3提供通路第三繞組：超高壓/大容量電力變壓器，常加一個三角形的第三繞組提供3次諧波勵磁電流的通路。以改善電勢波形。4343第四節 變壓器的并聯運行 主要內容變壓器并聯運行的理想情況；變壓器并聯運行的條件；不滿足條件的后果4444（a） 三線圖 (b) 單線圖圖413 三相Y

16、，y接法變壓器的并聯運行并聯運行：兩臺或多臺變壓器的原繞組和副繞組出端分別并聯在一起，各接在原副邊母線上共同對負載供電。4545變壓器并聯運行有以下優點：（1）提高供電的可靠性。并聯運行的變壓器，如果其中一臺發生故障或檢修，另外的變壓器仍照常運行，供給一定的負載。（2）提高運行效率。并聯運行變壓器可根據負載的大小調整投入并聯的臺數，從而減小能量損耗，提高運行效率。（3）減少備用容量，并可隨用電量的增加，分批安裝變壓器，減少初次投資。 第四節 變壓器的并聯運行46461.空載時，各變壓器互不相干，沒有環流，原邊僅有空載電流。2.負載后，各變壓器分擔的負載電流按其額定容量成比例分配，其電流標幺值相

17、同，各臺可以同時滿載。3.負載后，各變壓器負載電流同相位使共同承擔的電流最大。希望：47471. 變壓器理想的并聯條件（1）各變壓器的一次和二次額定電壓相等，即各變壓器變比相等；（2）各變壓器一次和二次線電壓的相位差相同，即各變壓器連接組別相同；（3）各變壓器的阻抗電壓標幺值相等，短路阻抗角也相等。第四節 變壓器的并聯運行4848并聯運行的每臺變壓器的輸出電流都同相位時，整個并聯組的輸出電流才能最大化，各臺變壓器的裝機容量才能充分利用。4949（a）并聯接線示意圖 （b）簡化等效電路圖 圖414 變比不等時變壓器的并聯運行2.變比不相等時變壓器的并聯運行第四節 變壓器的并聯運行5050 并聯變

18、壓器即使有很小的電位差存在，由于短路阻抗值很小， 也會在并聯變壓器中產生很大的環流。如變壓器變比差1時，環流可達額定值的10。環流不同于負載電流，在變壓器空載時，環流就已經存在，它的存在將占用變壓器的一部分容量，使變壓器空載損耗增加，帶負載能力降低。 因此，變壓器制造時，應對變比誤差加以嚴格控制，一般要求2.變比不相等時變壓器的并聯運行51513.聯結組別不同時的并聯運行 此時的相位差等于二次側線電壓，這個相位差將在變壓器中引起很大的環流，可能超過額定電流的許多倍，從而燒壞變壓器。 圖4-15 連接組號相差2時的相量圖52524.阻抗電壓標幺值不等時的并聯運行圖4-16 變壓器并聯運行的簡化等效電路5353 各變壓器負載電流與它們的短路阻抗標幺值成反比。當各并聯變壓器阻抗電壓標幺值相等時，各變壓器負載率相同。否則，阻抗電壓標幺值不等的變壓器并聯運行時，阻抗電壓標幺值大的變壓器滿載運行，阻抗電壓標幺值小的變壓器已經過載；而阻抗電壓標幺值小的變壓器滿載運行時，阻抗電壓標幺值大的變壓器又處于欠載運行。 如果并聯運行各變壓器阻抗電壓標幺值相等，負載率相同，則負載分配最為合理。由于容量相近的變壓器阻抗值相近，所以一般并聯運行變壓器的容量比不超過3：1。4.阻抗電壓標幺值不等時的并聯運行5454 在計算