CH6 三绕组变压器和其他用途变压器.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 三绕组变压器和其它用途的变压器,Multiwinding,Transformer and Special Transformer,1,第六章 三绕组变压器和其它用途变压器,第一节 三绕组变压器,第二节 自耦变压器,第三节 互感器,2,第一节 三绕组变压器,三绕组变压器有高压、中压和低压三个绕组，可以有三种等级的电压。,3,用途：,满足二次侧的不同电压要求；,对重要负载，为安全、经济供电，由不同电压等级线路经过三绕组变压器共同供电；,第三绕组接成,，给附近较低电压的配电回路供电；有时仅接同步补偿机或静电电容器，以改善电网功率因数；也有不将第三绕组引出，专供三次谐波励磁电流提供,i,3,形成通路，以改善电势波形和减小不对称负载运行时的中点位移。,第一节 三绕组变压器,4,1.,结构特点,一般为心式结构，每个心柱上同心排列三个绕组。从绝缘上考虑，通常将高压绕组放在最外层。,第一节 三绕组变压器,5,第一节 三绕组变压器,低压绕组处于高压和中压绕组之间，中压绕组在最里层，为升压变压器；中压绕组处于高压和低压绕组之间，低压绕组在最里层，为降压变压器。,1.,结构特点,6,图,6,2 SFSZ9,系列,110kV,级三绕组变压器,1.,结构特点,三绕组变压器运行时，可将其中的一个绕组接电源，则另外两个绕组有两个等级的电压输出；也可以将两个绕组接电源，向第三个绕组供电，提高供电可靠性。,第一节 三绕组变压器,7,2.,容量与联结组,三绕组变压器三个绕组的容量可以不相等。其,额定容量指三个绕组中容量最大的一个绕组的额定容量,。,如果将额定容量作为,100,，三个绕组的容量配合可以为,100/100/100,、,100/100/50,、,100/50/100,。,三相三绕组变压器的联结组有,YN,、,yn0,，,d11,（）和,YN,、,yn0,，,y0,（）两种，前者更为常用。,第一节 三绕组变压器,8,3.,工作原理,当三绕组变压器的一次绕组接到电源上，二次和三次绕组开路时，为空载运行状态变比：,N,1,、,N,2,、,N,3,、,U,1N,、,U,2N,和,U,3N,分别为三个绕组的匝数和额定电压。,第一节 三绕组变压器,9,三绕组变压器负载运行时，磁势平衡方程为：,图,6,3,单相三绕组变压器负载运行示意图,（,1,）磁动势平衡方程,第一节 三绕组变压器,10,如果忽略励磁电流，上式可表示为：,把绕组,2,与绕组,3,折算到绕组,1,，有：,分别为绕组,2,和绕组,3,折算到绕组,1,的电流。,第一节 三绕组变压器,11,三绕组变压器中，三个绕组互相耦合。即不与一次绕组交链的磁通，可能除了与本绕组交链外，还与另外一个二次绕组交链，漏磁通的概念不明确，所以，,三绕组变压器分析和讨论时利用各绕组的自感和互感的概念,。,（,2,）电动势平衡方程,第一节 三绕组变压器,12,折算到一次侧的变压器电动势平衡方程为：,第一节 三绕组变压器,13,由于自感和互感都不是常数，上述方程组为一组非线性方程组。但因为输入电压,大小维持不变时，铁心饱和程度基本不变，铁心磁导基本不变，所以可近似认为自感和互感都是常数，即可认为是线性方程组。,第一节 三绕组变压器,14,第一节 三绕组变压器,15,图,6,4,三绕组变压器的等效电路,三绕组变压器等效电路中各电抗参数为各绕组的自感漏电抗及绕组间互感漏电抗合成的等效电抗，相应的阻抗为等值阻抗。,第一节 三绕组变压器,16,变压器的正序、负序阻抗及等效电路,零序阻抗和零序等效电路,绕组联结方式，,Y,，,Yn,，,D,磁路结构：心式，组式,YYn,联结组式变压器不能带单相负载,变压器空载合闸,变压器突然短路,三绕组变压器的分析方法,复习,17,三绕组变压器简化等效电路中的参数可以通过三次短路试验测出。短路试验可按如下步骤进行：,（,1,）第一次短路试验,将电压加在绕组,1,，绕组,2,短路，绕组,3,开路，此时测得的短路阻抗为：,3.,等效电路中参数的测定,（,2,）第二次短路试验,将电压加在绕组,1,，绕组,3,短路，绕组,2,开路，此时测得的短路阻抗为：,第一节 三绕组变压器,18,（,3,）第三次短路试验,将电压加在绕组,2,，绕组,3,短路，绕组,1,开路，此时测得的参数为折算到绕组,2,的绕组,2,和绕组,3,之间的短路阻抗。要得到折算到绕组,1,的参数，需乘以 ，即：,第一节 三绕组变压器,19,三绕组变压器所带负载发生变化时，第二和第三绕组的端电压也将发生变化，三绕组变压器的电压调整率定义为：,4.,电压变化率和效率,第二绕组端电压不仅取决于本绕组的负载电流和阻抗，还要受第三绕组的负载电流和第一绕组的阻抗影响。同样，第三绕组的端电压也是这样。,第一节 三绕组变压器,20,、是第二和第三绕组输出的有功功率，,是变压器的铁耗，是变压器的铜耗，为三个绕组的铜耗之和。,由于三绕组变压器的各绕组额定容量可能不相等所以在采用标幺值进行计算时，应进行容量折算。通常取高压绕组的额定容量作为容量基值。,三绕组变压器的效率计算公式为：,第一节 三绕组变压器,21,第二节 自耦变压器,所谓自耦变压器，是一次和二次共用同一个绕组的变压器。,特点,：原，副边绕组间不仅有磁的联系且有电的,联系，副绕组中有一部分是公共绕组。,省材，体积小，重量轻，成本低。,22,图,6,5,自耦变压器结构及原理接线图,1.,结构特点,可看作为一台双绕组变压器改接而成，其中,ax,绕组为高低压两侧共用，称为,公共绕组,，,Aa,绕组称为,串联绕组,。,Aa,绕组的匝数一般比,ax,绕组的少。,23,2.,基本方程式,高压侧：,低压侧：,自耦变压器变比为：,24,忽略变压器空载电流，有磁势平衡方程：,公共绕组,ax,中的电流为：,2.,基本方程式,25,2.,基本方程式,输出电流由两部分组成：,其中串联绕组的电流是由于高、低压绕组之间有电的联系，从高压侧直接流入低压侧的，公共绕组流过的电流是通过电磁感应作用传递到低压侧的。,26,用折算法把自耦变压器低压侧的量折算到高压侧，则折算到高压侧的低压侧电动势方程为：,3,、等效电路,27,图,6,6,自耦变压器简化等效电路,3,、等效电路,28,、分别为把自耦变压器接成双绕组变压器时的变比和短路阻抗。,表明：,自耦变压器高压侧的短路阻抗 与该变压器作为双绕组变压器时的短路阻抗 相等。但二者的标幺值不相等，因为接成自耦变压器和双绕组变压器运行时，阻抗基值不同。,自耦变压器的短路阻抗为：,4,、短路试验、短路阻抗、电压变化率和短路电流,29,接成自耦变压器时：,接成双绕组变压器时：,4,、短路试验、短路阻抗、电压变化率和短路电流,30,讨论：,当一台双绕组变压器接成自耦变压器运行时，短路阻抗标幺值减小。变比,越小，阻抗标幺值下降越多。所以，自耦变压器的电压变化率较双绕组变压器减小，宜用于高压输电线路中作为补偿线路电压损耗的变压器。同时，由于阻抗标幺值减小，自耦变压器较同容量的双绕组变压器短路电流增大，因为短路电流与阻抗标幺值成反比。,4,、短路试验、短路阻抗、电压变化率和短路电流,31,5,、容量关系,自耦变压器的,额定容量,（也称为铭牌容量）和,绕组容量,（又称为电磁容量）不相等，额定容量，指的是自耦变压器总的输入或输出容量，为：,电磁容量指的是绕组电压与电流的乘积。对于双绕组变压器，变压器的容量就是绕组容量。但自耦变压器，绕组容量与变压器容量不同，前者比后者小。,32,串联绕组,Aa,的电磁容量为：,公共绕组,ax,的电磁容量为：,为效益系数。,5,、容量关系,33,结论：,公共绕组和串联绕组的绕组容量相等。自耦变压器的额定容量包含两部分：,一为绕组容量，它实际上是以串联绕组,Aa,为一次侧，以公共绕组,ax,为二次侧的一个双绕组变压器，通过电磁感应作用从一次侧传递到二次测的容量；,二是通过电路上的联结，从一次侧直接传递到二次侧的容量，称为传导容量。,传导容量不需要利用电磁感应来传递，所以自耦变压器的绕组容量小于额定容量。,5,、容量关系,34,6,、自耦变压器的优、缺点,由于自耦变压器绕组容量较额定容量小，双绕组变压器额定容量与绕组容量相等，所以，在额定容量相等的情况下，自耦变压器体积小，重量轻，节省材料，成本较低；,自耦变压器有效材料（硅钢片和铜材）消耗减少，铜耗和铁耗减小，效率提高；,35,体积小，可减少变电站占地面积，运输和安装也更加方便。,高、低压回路没有隔离，高压侧故障会直接影响到低压侧，给低压侧的绝缘及安全用电带来一定困难。为了解决这个问题，需要采取一些措施，例如中性点必须可靠接地，一、二次侧都要安装避雷器等。,6,、自耦变压器的优、缺点,36,第三节 互感器,互感器是一种用于测量高电压、大电流的变换器。目的是使一次和二次隔离，以保障运行人员的人身安全和测量装置的安全，并可以利用小量程的电压表、电流表来测量高电压、大电流。,互感器分为电压互感器和电流互感器两种。,37,互感器属测量装置，按变压器原理工作。,电力系统中的大电流,/,高电压有时无法直接用普通的电流表和电压表来测量，必须通过互感器将待测电量按比例减小后测量。,互感器具有两种作用：将高电量转换为能用普通标准仪表测量的电量,1A/5A/100V/500V,；将仪表与高压电路隔离，保证仪表及人身安全。,第三节 互感器,38,1.,电压互感器,原副边绕组套在一个闭合的铁心上，高压绕组直接并联接到被测量的电压线路上，低压绕组接到测量仪表的电压线圈上。若仪表个数不只一个，各仪表的电压线圈就并联接在同一电压互感器的副边。,V,39,户外干式电压互感器,抗谐振型电压互感器,40,二次绕组所接的仪表电压线圈阻抗很大，电压互感器运行时相当于一台,空载,运行的降压变压器。不考虑漏阻抗压降，并认为二次电压线圈阻抗很大，互感器处于空载状态。,一、二次电压之比即等于,匝数比。,供测量用的电压互感器,二次额定电压标准值为,100V,或,图,6,8,原理接线图,1.,电压互感器,41,由于只有在理想情况下，一、二次的电压比才等于绕组匝数比，而实际情况是互感器既存在漏阻抗压降，二次侧也不是空载，所以,互感器总是存在测量误差,。,为了减小误差，在电压互感器设计和制造时，应减小励磁电流和一、二次绕组的漏阻抗。为此，铁心采用导磁性能好，铁耗小的硅钢片，并使磁路不饱和，绕制时尽量减小漏磁。,1.,电压互感器,42,使用注意事项：,二次侧,绝对不允许短路,，否则会产生很大的短路电流，引起绕组发热甚至烧坏绕组绝缘，使一次回路的高电压浸入二次低压回路，危及人身和设备安全；,二次绕组和铁心必须可靠接地；,二次绕组不能并联过多仪表，以免影响测量精度。,1.,电压互感器,43,2.,电流互感器,A,原边绕组：,由一匝或几匝截面较大的导线构成，串联在一次回路中。,副边绕组：,匝数较多，导线截面较小，与阻抗很小的仪表的电流线圈串联成闭路。,电流互感器运行时相当于变压器的副边短路。,44,户外浇注式电流互感器,户外气体绝缘电流互感器,45,因为,N,1,N,2,，,副边接电流表，可将副边看成短路，忽略激磁电流，有：,A,电流互感器的工作原理,理想工作情况,2.,电流互感器,46,电流互感器的误差来源,实际互感器副边总存在激磁电流和漏阻抗压降,中含有激磁电流分量，所以,变比误差：和 的代数差。,相位误差：和 之间的相位差。,2.,电流互感器,47,提高电流互感器精度的措施,副边串联仪表不宜太多；,测量仪表串得越多，互感器副边端电压增加，不再近似副边短路，则原边端电压增加，使激磁电流增大，使得 中的激磁电流分量不能忽略。,从制造角度，应尽可能降低电阻和漏抗。,铁心常采用磁导率高的冷轧硅钢片；,铁心工作磁密选择更低，一般在,0.05-0.1T,。,2.,电流互感器,48,使用注意事项：,二次侧绕组,绝不允许开路,。当二次绕组开路，互感器成为空载运行，此时一次绕组电流由被测电路决定，全部一次电流作为励磁电流，铁心内磁通密度较正常运行时增加了很多倍（因正常运行时二次绕组短路，二次电流起去磁作用，一次绕组电流中的大部分是负载分量，励磁分量很小），铁耗大大增加，铁心过热。另外，二次绕组中将产生很高的过电压，危及操作人员和仪表安全；,电流互感器铁心和二次绕组需可靠接地；,二次绕组不宜接过多负载，以免影响测量精度。,2.,电流互感器,49,