三相变压器课件.ppt

电机原理,变压器篇,变压器,三相变压器,本章节基本要求：,(1)掌握三相组式变压器和芯式变压器磁路特点；,(2)掌握变压器组别，能用位形图判断连接组别；,(3)掌握绕组连接方式(电路)和铁芯结构(磁路)对三相变压器空载电动势波形的影响 ；,(4)了解对称分量法是分析变压器的各种不对称运行情况的有效方法，知道中点位移现象。,电力系统常常把变换三相交流电等级的变压器称为三相变压器。目前电力系统均采用三相变压器，因而三相变压器的应用极为广泛, 在三相变压器三相对称负载运行时, 变压器各相电流、电压大小相等，相位相差1200，因此对于其运行原理的分析计算可采用“一相法”进行研究。,本章节重点和难点：,重点:,(1)三相变压器的磁路和电路系统；,(2)三相变压器绕组连接组别的判定；,(3)三相变压器绕组连接方式和铁芯结构对电动势波形的影响。,难点:,(1)用时钟表示法判定三相变压器绕组连接组别;,(2)绕组连接方式(电路)和铁芯结构(磁路)对三相变压器空载电动势波形的影响；,(3)中点位移现象。,本章节仅对三相变压器的特有问题，即三相变压器的磁路系统、三相变压器的连接方法和联结组别、感应电动势的波形及三相变压器的不对称运行等相关问题进行研究。,三相变压器的应用和特点:,应用：三相变压器广泛应用于电力系统中。,特点：在对称三相负载下运行时，变压器的各相电压、电流大小相等，相位角互差120，三相完全对称。,第一节 三相变压器的磁路系统,三相变压器的磁路系统是指主磁通的磁路系统，按铁芯结构型式的不同可分为两种，一种是三相组式变压器磁路，另一种是三相芯式变压器磁路。这两种三相变压器的磁路各具有不同的特点。,三相变压器的磁路系统,1.三相组式变压器,磁路特点：由三个独立的单相变压器组成各相铁芯,各相磁通、磁阻都相等。彼此独立，互不关联。,三相组式变压器优缺点是：对特大容量的变压器制造容易，备用量小。但其铁芯用料多，占地面积大，只适用于超高压、特大容量的场合。,2.三相芯式变压器,三相对称,三相对称,芯式变压器磁路特点：具有共同铁芯，彼此关联，互为通路。,中柱（中间铁芯柱）磁通为三相磁通之和，对称时中柱磁通为零，可省去。,将3个芯柱安排在同一平面上，就形成芯式变压器的磁路。,(又称三相三铁芯柱式变压器),平面铁芯，磁路不完全对称，各相I0不完全相同，但相差很小，忽略区别。,三相三铁芯柱式变压器,在这种铁芯结构的变压器中，任一瞬间某一相的磁通均以其他两相铁心为回路，因此各相磁路彼此相关联。但由于各相磁路长度不等，中间B相最短，当外加三相对称电压时，三相励磁电流不对称， B相最小。但因励磁电流很小，可忽略对负载运行的影响，可以略去不计。,优点：节省材料，体积小，效率高，维护方便。,应用：大、中、小容量的变压器广泛用于电力系统中。,6.高压绕组,三相三柱旁轭式铁芯和绕组,1.铁芯柱,2.上铁轭,3.下铁轭,4.旁轭,5.低压绕组,大容量的电力变压器，当受到运输条件和空间高度的限制，需要降低铁芯高度时，常采用三相三柱旁轭式铁芯。它就是在三相芯式变压器的铁芯两边加上两个旁轭。如下图所示:,特点:铁轭中的磁通仅为芯柱中的磁通的 ，在相同的磁通密度的条件下，上、下铁轭的截面及其高度，可缩小为原来的 。,芯式变压器特点：(1)三个铁芯互不独立；(2)三相磁路相互关联；(3)中间相的磁路短、磁阻小，当三相电压平衡时，三相励磁电流稍有不对称。,三相组式和三相芯式变压器的比较：,组式变压器特点：(1)有三个独立的变压器铁芯；(2)三相磁路互不关联；(3)三相电压平衡时，三相电流、磁通也平衡。,此外两种三相变压器的结构存在的一定的差异：三相组式变压器备用容量小，搬运方便。三相芯式变压器节省材料，效率高，安装占地面积小，价格便宜。所以目前电力系统大多采用三相芯式变压器。,三相变压器的连接组别,一、变压器的绕组首尾端标记(端头标号),三相变压器的连接组别是一个很重要的问题，它关到变压器电动势的相位及波形问题。,二、三相变压器绕组的连接法,在三相变压器中，不论是高压绕组还是低压绕组，我国主要主要采用星形连接（Y连接）和三角形连接（D连接）两种接法。,以高压绕组为例，把三相绕组的个末端X、Y、Z连在一起，结成中点，而把它们的三个首端A、B、C引出，便是星形连接，以符号Y(或y)表示。,1.星形连接,Y接法的三相绕组,电动势相量图,Y接法的三相绕组,电动势相量图,把一相绕组的首端和另一相尾端连接起来，三相绕组自行构成一闭合三角形电路，称为三角形连接，用D(或d)表示。,2.三角形连接方式,右向d接法的三相绕组,电动势相量图,左向d接法的三相绕组,电动势相量图,三角形接法的两种形式:,1.右向三角形连接 (AX-CZ-BY),2.左向三角形连接(AX-BY-CZ),注意各种连接方式相量图的画法。,三相变压器中同一相的高、低压绕组交链同一磁通所感应的电动势时，若高压绕组的某一端头的电位若为正(高电位)，低压绕组必有一个端头的电位也为正(高电位)，这两个具有正极性或另两个具有负极性的端头，称为同极性端或称同名端。用符号“.”表示。,三、变压器绕组极性及极性的测定,1.变压器绕组极性,注意：绕组的极性只决定于绕组的绕向，与绕组首、尾端的标志无关。规定绕组电动势的正方向为从首端指向尾端。当同一铁芯柱上高、低压绕组首端的极性相同时，其电动势相位相同。当首端极性不同时，高、低压绕组电动势相位相反。,1.变压器绕组极性,(1)高、低压绕组绕向相同,(2)高、低压绕组绕向相反,高、低压绕组相电动势之间的相位关系：(1)高、低压绕组首端A与a为同极性端，则高、低压相电动势相位相同；(2)高、低压绕组首端A与a为异极性端，则高、低压相电动势相位相反。,2.变压器绕组极性的测定,变压器绕组极性测定的方法有两种:一是直流测定法；二是交流测定法。,(1)直流测定法,一次侧绕组通过开关S与直流电池连接，二次侧绕组接直流毫伏电压表，当开关S闭合瞬间，若电压表指针正偏，则二次侧绕组接电压表正极端与一次侧绕组接电池正极端为同名端；若电压表指针反偏，则二次侧绕组接电压表正极端与一次侧绕组接电池正极端为异名端。,一次侧绕组的尾端X与二次侧绕组的尾端x连接在一起。在一次侧绕组AX通入低压交流电压(约为50额定)，用万用表电压档测一次侧绕组电压UAX，二次侧绕组电压uax，一、二次侧首端电压UAa。若UAa=UAX-uax，则A与a为同名端；若UAa=UAX+uax，则A与a为异名端。,(2)交流测定法,四、三相变压器连接组别,变压器不但能改变电压(电动势)数值，还能使高、低压侧的电压(电动势)之间具有不同的相位关系。所谓变压器的连接组别，就是把高、低压侧绕组的连接法以及高、低压侧电动势之间的相位关系，用符号表示出来。,1.单相变压器的连接组别,在单相变压器中，首先分别用首尾端标记高、低压侧绕组出线端；把高压绕组首端记为“A”、尾端记为“X”；低压绕组首端记为“a”、尾端记为“x”。,其次，统一高、低压侧绕组相电动势的正方向；从首端指向尾端。即高压侧绕组相电动势正方向为EAX，低压侧绕组相电动势正方向为Eax。,高、低压绕组的同极性端同标志时，高、低压绕组的电动势同相位。,高、低压绕组的同极性端异标志时，高、低压绕组的电动势反相位。,关于单相变压器的相位问题，常用“连接组别”这一表示方法来表明高、低压侧绕组的连接组及电动势相位关系，其表示方法如下:单相变压器高、低压侧绕组连接用I，I表示。根据国际电工(IEC)标准，其组别号是用时钟的点数表示的，其含义是把高压侧绕组相电动势EAX及低压侧绕组相电动势Eax相量，形象地看成为时钟上的长针和短针，并且令高压侧绕组相电动势EAX固定指向时钟盘面上的数字“12”，那么低压侧绕组相电动势Eax指向时钟的数字，即为组别号。,同相变压器记作“/- 0”,反相变压器记作“/- 6”,综上所述，单相变压器高、低压侧电动势的相位关系，取决于绕组的绕向和首尾端的标记。单相变压器的标准连接组别为I，I-0。,1.单相变压器的连接组别,单相变压器高、低压侧相电压之间的相位关系,(1)若单相变压器高、低压侧相电动势 和 同相-则连接组为: “I，I0”。,(2)若单相变压器高、低压侧相电动势 和 反相-则连接组为: “I，I6”。,以上 和 相位判断原则的关键是“绕向和标号”。将一、二次侧进行比较，共有四种情况。,(1)绕向相同，标号相同- 和 同相。,(2)绕向相反，标号相反- 和 同相。,(3)绕向相同，标号相反- 和 反相。,(4)绕向相反，标号相同- 和 反相。,注:单相变压器高、低压侧绕组相电动势的相位关系，只能是一个铁芯柱上的两个绕组方能进行比较。,2.三相变压器的连接组别,三相变压器的连接组别：是反映三相变压器高、低压侧绕组的连接方式及高、低压侧绕组线电动势（或线电压）的相位关系。它由高、低压侧绕组连接法和代表对应线电动势相位关系的组别号两个部分组成。国家规定的连接组可归并为Y，y和Y ，d两大类。,(1)三相变压器的连接组别不仅是用高压侧绕组线电动势与低压侧绕组线电动势的相位差来决定。,此外，为了避免制造和使用上的混乱，国家标准规定对单相双绕组电力变压器只有/- 0联结组别一种。对三相双绕组电力变压器规定只有Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0和Yy0五种。（Yy0、Yd11两类）。,(4)确定三相变压器的连接组别还需通过画相量位形图来判别。,(2)三相变压器的连接组别还与绕组的绕向(极性)和首尾端标志有关。,(3)三相变压器的连接组别还与三相绕组高、低压侧绕组的连接方式有关。,(2)时钟表示法的目的：标志三相变压器高、低压侧绕组线电动势的相位关系。,(1)对于任意标定的A、X(或a、x)，变压器高、低压侧绕组感应电势 和 的相位关系只有两种结果，即 与 同相或反相。,(3)时钟表示法的判别方法：理论和实践证明，无论采用怎样的连接方式，变压器的高、低压侧绕组线电动势（或电压）的相位差总是300的整数倍。因此按国际电工(IEC)标准可以采用时钟表示法即高压侧绕组线电动势从A到B，记为 作为时钟的分针(长针)，固定指向时钟的“12”点，低压侧绕组线电动势从a到b，记为 作为时钟的时针(短针)，根据相位关系，其指向钟面的数字就是三相变压器的组别号。组别号的数字乘以300，就是二次侧绕组的线电动势滞后于一次侧绕组电动势的相位角。,三相变压器的连接组别判法:-时钟表示法,时钟表示法的作图步骤,1.以Y/y12(0)连接的三相变压器为例说明连接组别的判断过程,(1)在变压器接线图上标出各相线电动势相量；,(2)画出高压侧绕组线电动势相量位形图；,(3)根据同一铁芯柱上高、低压侧绕组感应线电动势的相位关系，画出低压侧绕组线电动势相量位形图。将“a”点与“A”点重合，使相位关系更直观。,可以判断得到， 该连接组别为Y/Y12(0),(4)比较高、低压侧绕组线线电动势 与 的相位关系。 根据时钟表示法确定连接组别。,可以判断得到， 该连接组别为Y/Y6,2.Y，y 接法(2),同一铁心柱上低压侧绕组的排列顺序是cab,可以判断得到， 该连接组别为Y/Y4,同名端在对应端，对应的相电动势同相位，线电动势 和 也同相位，连接组别为Yy12(0)。,若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可以得到Y,y4、Y,y8连接组别。,同理，若异名端在对应端，可得到Y，y6、Y,y10和Y,y2连接组别。,3.Y，d 接法(1),连接组别：Y，d11,若高压绕组三相标记不变，低压绕组三相标志依次后移，可以得到Y,d3、Y,d7连接组别。,同理，若异名端在对应端，可得到Y，d5、Y,d9和Y,d1连接组别。,4.Y，d 接法(2),连接组别：Y，d1,若高压绕组三相标志不变，低压绕组三相标志依次后移，可以得到Y,d5、Y,d9连接组别。,同理，若异名端在对应端，可得到Y，d7、Y,d11和Y,d3连接组别。,5.D，d 接法,连接组别：D，d12(0),练习,连接组别Y，y-4,确定三相变压器连接组别的步骤,根据三相变压器绕组连接方式（Y或y、D或d）画出高、低压侧绕组接线图（绕组按A、B、C相序自左向右排列）；,在接线图上标出相电动势和线电动势的假定正方向；,画出高压侧绕组电动势相量图，根据单相变压器判断同一相的相电动势方法，将A、a重合，再画出低压侧绕组的电动势相量图（画相量图时应注意三相量按顺相序画）；,根据高、低压绕组线电动势相位差，根据时钟表示法确定连接组别的标号。,(1)绕组的极性只表示绕组的绕法，与绕组的首、尾端标志无关；,(2)高、低压绕组的相电动势均从首端指向尾端，线电动势由A指向B；,(3)同一铁芯柱上的绕组，首端为同名端时相电动势相位相同，首端为异名端时相电动势相位相反。,确定三相变压器连接组别的注意事项,关于连接组别的几点认识：,（1）当变压器的绕组标志（同名端或首末端）改变时， 变压器的连接组号也随着改变。,（2）Y/y连接的三相变压器， 其连接组号都是偶数；,（3） Y/d连接的三相变压器，其连接组号都是奇数；,（4） D/d连接可以得到与Y/y连接相同的组别； D/y连接也可以得到与Y/d连接相同的组别；,（5）最常用的连接组别是Y/y12(0) 和 Y/d11；,总之，对于Y，y（或D，d）连接，可以得到0(12)、2、4、6、8、10等六个偶数组别；而Y，d（或D，y）连接，可以得到1、3、5、7、9、11等六个奇数组别。,变压器的连接组别很多，为了便于制造和并联运行，国家标准规定，Y，yn0、Y，d11、YN，d11、YN，y0和Y，y0连接组为三相双绕组电力变压器的标准连接组别。,标准连接组别的应用,(1)Y，yn0组别的三相电力变压器主要用于三相四线制配电系统中，供电给动力和照明的混合负载。低压侧电压为400V，高压侧额定电压不超过35KV，这种连接的变压器最大容量为1800KVA；,(2)Y，d11组别的三相电力变压器用于低压侧高于0.4kV的线路中；高压侧额定电压不超过35KV，这种连接的变压器容量在5600KVA以下；,(3)YN，d11组别的三相电力变压器用于35110kV以上的中性点需接地的高压线路中；,(4)YN，y0组别的三相电力变压器用于高压侧需接地的系统中；,(5)Y，y0组别的三相电力变压器用于只供电给三相动力负载的线路中。,绕组连接方式及铁芯结构形式对电动势波形的影响,变压器的主磁通是由励磁电流建立的，但主磁通的量值大小是受到外施电压及电路参数的制约。当外施电压为额定值时，主磁通一定为常数。当外施电压u1为正弦波时，与之相平衡的电动势e1以及感应该电动势的主磁通也应时正弦波，但考虑到变压器铁芯磁路的饱和现象，磁通和励磁电流之间具有非线性关系，故空载电流必定为尖顶波，这种波除基波成分外，还包含有较强的三次谐波和较弱的更高次的奇次谐波。,（1）绕组连接组别对变压器的空载电流波形的影响。,（2）变压器的磁路系统对主磁通波形的影响。,（3）绕组连接组别和磁路系统对电动势波形的影响。,本节课主要解决的三大问题,空载电流波形取决于铁芯主磁路的饱和程度,由于磁路饱和，空载电流 与由它产生的主磁通 呈非线性关系。,当磁通按正弦规律变化时，空载电流呈尖顶波形。,当空载电流按正弦规律变化时，主磁通呈平顶波形。,若空载电流为正弦波，磁通的波形就为非正弦的平顶波，它也包含有三次谐波和其它高次谐波。,在分析单相变压器的空载运行时指出，由于磁路存在着饱和现象，当主磁通为正弦波时，励磁电流为尖顶波，根据谐波分析方法，尖顶波可分解为基波和3、5、7次谐波。除基波外，三次谐波分量的幅值最大。但在三相变压器中，各相基波彼此互差1200，而三次谐波的频率为基波的三倍，故空载电流中的三次谐波为：,由上式可知，三相空载电流中的三次谐波大小相等， 在时间上是同相位的。同理，磁通中的三次谐波磁通也是大小相等方向相同。,在三相系统中，三次谐波电流(磁通)大小相等在时间上同相位，它的流通是否存在与三相绕组的连接方法及磁路结构有关?,首先是考虑i0中有无i03 ，看电路连接中有无i03通路，而三相变压器绕组的接法主要有星形(Y)和三角形(D)两种。Y连接中，无i03通路，则i0为正弦波；YN或D连接，i03可以在绕组中流过，则i0为尖顶波。,其次是考虑中有无3 ，看磁路结构，而三相变压器铁芯的结构主要有组式和芯式两种。三相组式变压器，3可以在铁芯心中流过，则为平顶波；三相芯式变压器，3不能在铁芯中流过，只能借助油和油箱壁等形成回路，磁路磁阻很大，3很小，则基本为正弦波。,变压器的空载电流的波形与三相绕组的连接法(星形或三角形)有关，而且铁芯中磁通的波形又与磁路的结构型式(组式或芯式变压器)有关。基于绕组的连接法和铁芯结构上的特点，使空载电流和磁通的三次谐波受到限制，从而使绕组电动势波形受到影响。,一、Y,y连接的组式变压器的电动势波形,(1)电路分析:当三相变压器绕组一、二次侧都采用星形不带中性线（Y）连接时，三次谐波电流不能在绕组中流通，空载电流中不可能有三次谐波，若忽略五次以上的高次谐波，空载电流近似为正弦波，从而就不能够提供三次谐波磁势。加上由于铁心的饱和现象，产生的磁通近似为平顶波，除基波磁通外，还主要包含有三次谐波磁通，(忽略较弱的五、七次等高次谐波)。,(2)磁路分析:在组式变压器中，由于各相磁路彼此独立，三次谐波磁通3和基波1磁通沿铁芯闭合。铁芯的磁阻很小，三次谐波磁通3较大。又因为三次谐波的频率为基波的三倍，所以由它感应的三次谐波电动势将很大，基波电动势e1与三次谐波电动势e3相叠加，得到空载时绕组的相电动势波形为尖顶波。,Y,y连接中由于空载电流中没有三次谐波磁动势，所建立的磁通波近似于平顶波，在各次谐波磁通中以三次谐波磁通幅度最大。三次谐波磁通与基波磁通有相同磁路，其磁阻较小，感应产生的三次谐波电动势相当大。其幅幅可达基波幅幅的45一60。导致相电动势波形严重畸变。所产生的过电压有可能危害线圈绝缘。,规定：三相组式变压器不允许接成Y，y 运行。,思考：相电势中存在三次谐波电势，则线电势的波形如何？,在三相组式变压器Y,y连接这种接法里，三次谐波电流不能流通，空载电流近似为正弦波。由于铁芯的饱和现象，磁通近似为平顶波，除基波外，还主要包含有三次谐波磁通，但三次谐波磁通的大小决定于三相变压器的磁路系统。由于各相磁路独立的三相变压器组三次谐波磁通较大，加之 ，所以三次谐波电动势相当大，其幅值可达基波电动势幅值的4560%，导致相电动势波形严重畸变，所产生的过电压可能危害绕组的绝缘。因此，三相变压器组不能采用Y，y连接，但在线电动势中，由于三次谐波电动势互相抵消，其波形仍为正弦波。,相电势中存在三次谐波电势，则线电势的波形如何？,二、Y,y连接的芯式变压器的电动势波形,一次侧空载电流近似为正弦波，产生的磁通近似为平顶波，除基波磁通外，还主要包含有三次谐波磁通。但在彼此关联的芯式变压器磁路中，三次谐波磁通虽不能沿铁芯闭合，但它能借助变压器油和油箱壁等形成闭合回路，如图所示。,由于这条磁路的磁阻很大，使得三次谐波磁通大大削弱，这样主磁通就接近正弦波，相电动势波形也接近正弦波。,这种变压器虽被采用，但由于3要通过油箱壁等构成的回路，会在油箱内引起三倍频率的涡流损耗而局部发热，降低变压器的效率，故只适用于容量小于1800KVA，且电压又较低的芯式变压器。,三、D,y(YN，y)连接的变压器的电动势波形,当变压器一次侧绕组为三角形接法时，空载电流的三次谐波分量可以在闭合的三角形回路流通，所以空载电流为尖顶波，建立的主磁通为正弦波，绕组中感应的相电势为正弦波，线电势为正弦波。,四、Y,d连接的变压器的电动势波形,变压器一次侧绕组Y连接， 空载电流三次谐波不能流通，波形为正弦波，铁芯中的主磁通的三次谐波分量会在二次侧绕组中感应出三次谐波电动势，并在二次侧三角形接法中三次谐波同相位、同大小，形成三次谐波电流(环流)，如图所示:,从磁动势平衡式可知，由于一次侧没有三次谐波电流与二次侧三次谐波电流相平衡(去磁)，因此二次侧三次谐波电流同样起着励磁作用。由此可认为二次侧三次谐波电流作为励磁电流，与一次侧中的基波电流共同建立主磁场。铁芯中的主磁通就接近正弦波。它在绕组中感应的相电势近似为为正弦波，线电势也为正弦波。,根据上述几种情况分析得出结论：在三相变压器中， 希望在一次侧或二次侧绕组中有一个接成三角形， 保证相电动势接近正弦波，避免畸变。,现在有些大容量三相变压器， 有时专门装设有一个三角形接法的第三绕组，该绕组不接电源也不接负载，只提供三次谐波电流的通路，以保证相电动势接近正弦波，发生畸变。如图所示:,本 节 小 结,（1）影响三相变压器空载电流i0波形的因素是：,取决于变压器的电路，即绕组连接方式（Y连接，还是D连接）；,取决于变压器的磁路，即铁芯结构型式（组式，还是芯式）。,（2）影响三相变压器主磁通量0波形的因素是：,（3）影响三相变压器电动势波形的因素是：,变压器电路，即绕组连接方式（Y连接，还是D连接）；变压器磁路，即铁芯结构型式（组式，还是芯式）。,（4）三相变压器电动势波形的分析方法：,空载电流（i0）,主磁通（0）,相电动势（E2）,Y连接,无i03,i0正弦波,0,组式,有03,0平顶波,E2尖顶波,芯式,无03,0正弦波,E2正弦波,YN连接,D连接,有i03,I0尖顶波,0正弦波,E2正弦波,思考题,1 连接组的决定因素2 组式变压器不能使用Yy连接3 大容量变压器不接成Y,y4 组式变压器Yy连接，线电势中有无三次谐波,与绕组的接法和绕组的标志方法有关,三次谐波电势使相电势过高,三次谐波磁通经过油箱壁产生漏磁损耗,无三次谐波,第四节 三相变压器的不对称运行,（1）变压器不对称运行的分析方法-对称分量法。,（2）Y，yn三相变压器带单相负载。,（3）中点位移现象。,本节课主要解决的三大问题,1.什么是对称分量法？2.为什么要引入对称分量法？3.怎么使用对称分量法分析？,三相变压器在正常运行情况下，一次侧绕组加三相对称电压。但在实际运行过程中负载不一定总是对称的。例如变压器供电给单相电炉或电焊机等单相负载；照明负载也很难是三相完全对称的，这些因素都会造成变压器不对称运行。,在三相负载电流不对称时，变压器内部阻抗压降也随之不对称，在一般电力变压器中，变压器内部阻抗压降较小，故负载电流不对称对二次侧电压不对称程度的影响不太大。但对Y，yn连接的三相组式变压器来说，负载的不对称，将引起相电压的显著不对称，导致变压器无法正常运行。,不对称运行状态的主要原因总结：外施电压不对称。三相电流也不对称。各相负载阻抗不对称。当一次侧外施电压对称，三相电流不对称。不对称的三相电流流经变压器，导致各相阻抗压降不相等，从而二次侧电压也不对称。外施电压和负载阻抗均不对称。,采用什么方法分析变压器的不对称运行？,一、对称分量法,三相对称分量法是把一组不对称的三相电流（或电压）分解成正序、负序和零序三组对称分量，这三组对称电流（或电压）按各序对称的三相系统单独作用，分别进行计算，将所得的各序结果叠加就等于原来那组不对称的三相电流（或电压），前者称为后者的对称分量。,要求解不对称三相系统，就需要将不对称转换为对称系统。,转换的方法是什么？,转换的思想是什么？,转换的方法：对称分量法。转换的思想：电气工程中常把不对称的三相系统分解为相序分别为正序、负序、零序的三个独立的对称系统。,对称三相系统的求解，已经学习和掌握。用一相的等效电路求解,不对称三相系统的求解，该怎么办？,转换,对称分量法,等效电路是由对称系统构建的,转换的思路：,二、Y，yn三相变压器带单相负载,Y，yn连接三相变压器带单相负载时，设一次侧外施三相对称电压，负载ZL接于a相。为方便起见，认为二次侧各物理量已折算到了一次侧。具体分析步骤如下。,根据各序等值电路图，利用对称分量法分析可得，忽略漏阻抗时，单相负载电流为:,式中表明:单相负载电流的大小与零序励磁阻抗的大小有关。,零序励磁阻抗的大小与三相变压器铁芯结构型式密切相关。,(1)Y，yn连接三相组式变压器:,零序磁通可在铁芯闭合，主磁路的磁阻很小，零序磁通很大，与之对应的Zm0很大，近似等于正序励磁阻抗Zm。此时，即使变压器二次侧发生单相短路(即负载阻抗ZL=0)，可得短路电流为:,上式表明，短路电流很小，仅为空载电流的3倍。故Y，yn连接三相组式变压器带单相负载时，不能向负载提供所需的电流和功率，无法带单相负载，所以电力系统中不允许采用这种变压器。,(2)Y，yn连接三相芯式变压器:,零序磁通不能在相关联的铁芯中闭合，只能经油或空气及箱壁闭合，磁阻很大，零序磁通很小，与之对应的Zm0很小，由上式可知，负载电流主要由负载阻抗ZL的大小决定的，可以带单相负载运行，所以电力系统中允许采用这种变压器。,三、中点位移现象(中点浮动现象),Y，yn连接三相变压器带单相负载时，由于一次侧无中线，没有零序电流，只有正、负序电流。 于是，一、二次侧正、负序电流分量所建立的正、负序磁动势恰好平衡。但二次侧零序分量电流产生零序磁通0。0就在各相绕组感应零序电动势E0，叠加各相电压上，其结果使带负载相的端电压下降，而不带负载相的端电压升高。尽管外施电压三相对称，但三相相电压已不在对称，在相量图中表现为相电压中点O偏离了线电压三角形的几何中心O。,中点浮动的程度主要取决于零序电势E0，E0的大小取决于零序磁通0，0又和磁路结构有关。,(1)Y，yn连接三相组式变压器:,零序磁通0可在彼此独立的铁芯闭合，主磁路的磁阻很小，零序磁通0很强，感应产生的零序电动势E0很大，导致中点位移严重，使得带负载相的电压下降幅度较大，无法带载运行，而另外两相电压又急剧升高，造成过电压而危及绕组绝缘。所以电力系统中不允许采用这种变压器。,(2)Y，yn连接三相芯式变压器:,零序磁通0不能在彼此关联的铁芯中闭合，只能经油或空气及箱壁闭合，磁阻很大，零序磁通0很弱，感应产生的零序电动势E0很小，导致中点位移不严重，可以带一定的单相负载运行，所以电力系统中允许采用这种变压器。为减小零序磁通以减小中点位移的程度，我国电力变压器运行规程规定:该类变压器的中线电流值不允许超过变压器额定电流的25，或另有特殊规定值。,在其他连接的变压器，如D，yn中，当yn侧有零序电流时，D侧绕组中也会感应出零序电流，与二次侧的零序电流相平衡，因此零序磁通0很弱，感应的零序电动势E0很小，中点位移不严重，不会发生上述那样电压严重不对称的现象。,思考题,1.为什么三相组式变压器不允许采用Y,y0连接？而三相芯式变压器可以采用Y,y0 连接？2.为什么希望三相变压器有一侧绕组接成三角形？3.为什么Y,yn连接的组式变压器不能带单相负载？且中点位移严重？4.为什么Y,yn连接的芯式器可以带单相负载？中点位移也不大？,本 章 小 结,（3）三相变压器的连接组别，反映了高、低侧三相绕组的连接法以及高、低压侧对应线电压之间的相位差。它除了与绕组首尾端标记和极性有关外，还与高、低压侧三相绕组的接法有关。国家标准规定电力变压器最常用的有Y，yn0;Y,dl1;YN,dl1三种。,(2)对于单相变压器，其高、低侧绕组套在同一芯柱上，交链同一磁通并感应电动势时，当高压侧绕组的某一端头的电位为正（高电压），低压侧绕组必有一个端头的电位也为正（高电位），这两个具有正极或另两个具有负极的端头，称为同极性端或同名端。单相变压器高、低压侧电压相位关系，由绕组首尾端标记和极性来决定。如果两绕组首端为同名端，则两绕组相电压同相位；如果两绕组首端为异名端，则两绕组相电压反相位。,（1）三相变压器的磁路系统分为两类：一是组式变压器磁路，另一是芯式变压器磁路。前者三相磁路彼此独立，三次谐波磁通有通路，沿铁芯闭合；后者彼此相关，三次谐波磁通无通路，沿油箱壁闭合。,（5）分析三相变压器不对称运行时，常采用对称分量法。,（4）空载时电动势波形受绕组连接法及铁芯结构形式两个因素的影响，由于空载电流与主磁通之间的关系为非线性，当空载电流没有三次谐波存在，则产生三次谐波的磁通，其大小要视铁芯结构而定。三次谐波磁通较大时，感应出三次谐波电动势为尖顶波，当三相绕组的连接使空载电流有三次谐波，磁通和电动势中均没有三次谐波。高、低压侧绕组中只要有一个绕组接成三角形，就能改善相电动势波形。,（6）Y,yn0连接的三相变压器带单相负载,出现中点位移.中点位移的原因是由于二次侧有零序电流而一次侧没有零序电流相平衡,二次侧的零序电流成为励磁电流,产生了零序磁通,在各绕组感应出零序电动势,使相电压中性点发生位移.中点位移的大小与零序磁通大小有关,而零序磁通的大小与变压器铁芯结构有关.组式变压器中点位移大不采用Y,yu0连接;芯式变压器，零序磁通只能沿油箱壁闭合，零序磁通小，中点位移小，可以采用Y,yn0连接。,本章作业,教材P54,第2题,第4题,第5题,第1题,