空载电流谐波产生的原因.doc

一、空载电流谐波产生的原因
变压器的主磁通：通过铁心并与一次、二次绕组相交链的磁通叫做主磁通，用φ表示。
对于已经制成的变压器，主磁通的大小和波形主要取决于电源电压的大小和波形。
激磁电流：产生主磁通所需要的电流叫做激磁电流，用im表示。
空载运行时，铁心上仅有一次绕组电流i10所形成的激磁磁动势，所以空载电流就是激磁电流，即 i10=im。
激磁电流im中包括两个分量，一个是磁化电流iμ，另一个是铁耗电流iFe。 磁化电流 iμ用于激励铁心中的主磁通φ，对已制成的变压器，iμ的大小和波形取决于主磁通φ和铁心磁路的磁化曲线φ=f(iμ)。当磁路不饱和时，磁化曲线是直线，iμ与φ成正比，故当主磁通φ随时间正弦变化时，iμ亦随时间正弦变化，且iμ与φ同相而与感应电动势e,相差90度相角，故磁化电流为纯无功电流。若铁心中主磁通的幅值φm便磁路达到饱和，则 iμ需由图解法来确定。图1-1和1-2表示主磁通随时间正弦变化，当时间t=t1,磁通量φ=φ（1） 时，由磁化曲线的点1处查出的对应磁化电流iμ（1）；同理可以确定其他瞬间的磁化电流，从而得到iμ=f(t)。

图1可以看出，当主磁通随时间正弦变化时，由磁路饱和而引起的非线性，将导致磁化电流成为与磁通同相位的尖顶波；磁路越饱和，磁化电流的波形越尖，即畸变越严重。

从上可知，铁心磁路达到饱和时，为使主磁通成为正弦波，激磁电流将变成尖顶波；此时激磁电流中除含有基波含量im1 外，还含有一定的三次谐波im3，如图2所示。
在三相变压器中，各相激磁电流中的三次谐波可表示为
im3A= Im3Sin3wt
im3B= Im3Sin3(wt-120 )= Im3Sin3wt
im3C= Im3Sin3(wt-240 )= Im3Sin3wt
可见它们大小相等，相位相同。激磁电流的三次谐波能否流通，将直接影响到主磁通和相电动势的波形。

二、联结组别对空载电流谐波的影响
Y，d联结组的高压侧为星形联结，若高压侧接到电源，则一次侧三次谐波电流不能流通，因而全磁通和一次、二次侧的相电动势中将出现三次谐波；但因二次侧为三角形联结，故三相的三次谐波电动势将在闭和的三角形内产生三次谐波环流，如图3所示。由于主磁通是由作用在铁心上的合成磁动势所激励，所以一次侧正弦激磁电流和二次侧三次谐波电流共同激励时，其效果与一次侧尖顶波激磁电流的效果完全相同，故此时主磁通和相电动势的波形将接近于正弦波。
上述分析表明，为使相电动势波形接近于正弦波，一次或二次侧中，最好有一侧为三角形联结。

实践应用，当中变低压3、高压1—此时的联结组别为Y，y，被试变压器每相谐波含量很大；当中变低压2、高压1—此时的联结组别为D，y，被试变压器每相谐波含量较上次变小了。型号为SZ9—50000/110的产品两次测量的结果对比如下：

次 数
电 流 谐 波 分 量
Ia Ib Ic
次 数
电 流 谐 波 分 量
Ia Ib Ic
1
100 100 100
12
0.1 0 0
2
0.3 0.3 0.2
13
0.6 0.4 0.1
3
27.4 24.5 4.3
14
0.1 0 0
4
0.2 0.1 0.1
15
0.2 0.1 0
5
27.2 27.3 24.6
16
0.1 0.1 0
6
0.1 0.1 0
17
0.3 0.4 0.2
7
6.3 6.1 5.9
18
0.1 0 0
8
0.1 0.1 0
19
0.3 0.2 0.2
9
0.6 0.4 0.1
29
3.6 2.6 0.7
10
0.1 0 0
31
32 40.5 24.3
11
0.3 0.3 0

电流总谐波含量（%）Ia 50.7 Ib 55.1 Ic 35.4
电压总谐波含量（%）Uab 7.7 Ubc 7.9 Uca6.2
备注： 中变低压3高压1

次 数
电 流 谐 波 分 量
Ia Ib Ic
次 数
电 流 谐 波 分 量
Ia Ib Ic
1
100 100 100
12
0.1 0 0
2
0.2 0.2 0.7
13
0.8 0.8 0.3
3
26.5 24.1 4.3
14
0 0 0.1
4
0.2 0.1 0.3
15
0.4 0.2 0.2
5
27.4 27.3 24.6
16
0.1 0 0.1
6
0.1 0.1 0
17
0.6 0.6 0.2
7
5.7 5.3 5.1
18
0.1 0 0
8
0.1 0.1 0
19
0.3 0.4 0.3
9
0.8 0.2 0.2
29
0 0 0
10
0.1 0.1 0
31
17.9 21.5 14.9
11
0.4 0.6 0.1

电流总谐波含量（%）Ia 42.6 Ib 42.7 Ic 29.5
电压总谐波含量（%）Uab 4.3 Ubc 5.0 Uca4.5
备注： 中变低压2高压1