工学电机学第篇变压器.pptx

第二篇变压器第二篇变压器序第一章 变压器的基本作用原理与理论分析第三章 三相变压器及分析第四章 三相变压器不对称运行及瞬变过程第五章 电力系统中的特种变压器2024/9/6 周五河海大学电气学院31序本课程主要分析电力变压器变压器的作用：改变电压等级分类：*按电压升降升压变压器；降压变压器*按相数：单相变压器、三相变压器、多相变压器*按绕组个数：双绕组变压器、三绕组变压器、单绕组变压器（自耦变压器）2024/9/6 周五河海大学电气学院41第二章变压器的基本作用原理与理论分析第一节变压器的基本结构和额定值第二节空载运行第三节负载运行第四节标么值第五节参数测定方法第六节运行性能2024/9/6 周五河海大学电气学院51第一节变压器的基本结构和额定值一、电力变压器的基本结构五大部分：铁心、绕组、变压器油、油箱、绝缘故套管。1.铁心（铁芯）铁心（铁芯）*磁路部分*硅钢片叠成（减少涡流损耗），彼此绝缘*铁心柱*铁轭*冲片2024/9/6 周五河海大学电气学院612.绕组绕组电路部分分类：按绕组在铁芯中的排列分两大类*铁芯式、铁壳式电力变压器都用铁芯式低压绕组靠近铁芯为绝缘方便绕组的基本形式：*同芯式：高低压绕组均做成圆筒形，同心地套在铁芯上*交叠式（饼式绕组）：做成线饼，交错排列。2024/9/6 周五河海大学电气学院713.变压器油*散热：将热量传递到变压器外壳表面*绝缘4.油箱及附件*隔离空气：减少氧化*油箱的散热*油枕（储油器）*气体继电器*安全气道5.绝缘套管*油箱内的线圈与外电路连接2024/9/6 周五河海大学电气学院81二、额定值额定容量：SN额定电压：线电压：U1N、U2N额定电流：线电流：I1N、I2N单相：I1NSNU1N；I2NSNU2N三相：定额频率：fN=50Hz相数额定效率2024/9/6 周五河海大学电气学院91 2024/9/6 周五河海大学电气学院101第二节变压器的空载运行预备知识分析方法：*电磁关系*平衡方程*等值电路*相量图述语：初级、次级；原方、副方空载：原方接电源，副方空载2024/9/6 周五河海大学电气学院111下标约定：*单相变压器单下标：原方：1；副方：2双下标：原方：AX；副方：ax空载：下标加0*三相变压器原方：首端 A B C，末端 X Y Z，零线 N副方：首端 a b c，末端x y z，零线n空载：下标加0 2024/9/6 周五河海大学电气学院121一、电磁物理现象1.交变的：2.因为空载：*所以：i0全部用于激磁:3.主磁通与漏磁通*主磁通：(同时交链N1和N2)，磁路磁阻小，易饱和*漏磁通：(只交链N1或N2(或其部分)，磁路磁阻大，不饱和4.i0产生电阻压降：i0r12024/9/6 周五河海大学电气学院1312024/9/6 周五河海大学电气学院141二、参考方向u,i,e等均交变，应规定参考正方向。正方向任意假定，但一般约定俗成如下：U1：参考方向，任意假定，*注意：电压从高电压指向低电位。I1（I0）：“负载惯例”，由U1决定：由I1（I0）根据右手定则：与方向一致：手螺旋关系（课上画图讲解）*注意：电势从低电压指向高电位。U2：由E2决定I2：与E2一致或“负载惯例”2024/9/6 周五河海大学电气学院151三、感应电势、电压变比空载：很小，所以：2024/9/6 周五河海大学电气学院161变比：方向：电势滞后磁通90度。不计损耗：or:U1E1，U2E2，*则：k=U1/U202024/9/6 周五河海大学电气学院171四、励磁电流及其三个分量(了解)1.磁路饱和的影响*如不计饱和，磁通为正弦波，电流也为正弦波。*由于B-H关系的非线性，当为正弦波时，I一定为尖顶波，反之当I为正弦波则为平顶波*尖顶波分解为基波与若干谐波的叠加（主要是三次谐波）*磁化电流：尖顶波与正弦波有等效的有效值的电流。2024/9/6 周五河海大学电气学院181图：作图法求励磁电流2024/9/6 周五河海大学电气学院1912.磁滞影响：励磁电流为不对称尖顶波。含磁滞损耗电流分量为。(简称：磁滞电流分量)3.涡流影响涡流损耗电流分量为（简称：涡流电流分量）是有功分量与电势（）同方向称为磁化电流，不包括有功分量。铁耗电流励磁电流2024/9/6 周五河海大学电气学院2012024/9/6 周五河海大学电气学院211五、励磁电路模型分别为：激磁电阻、激磁电抗、激磁阻抗及对应的激磁电流压降。分别为变压器的铁耗、励磁无功功率。激磁电阻并非实质电阻，是为计算铁耗引入的模拟电阻。2024/9/6 周五河海大学电气学院221六、漏抗漏磁通产生漏电势，把漏电势也写成阻抗压降形式：分别为：初级绕组的漏电势、漏电抗、漏电感。空载时：2024/9/6 周五河海大学电气学院231七、电压平衡方程电磁关系中找所有与“电压量纲相同的量”。注意方向原方：副方：2024/9/6 周五河海大学电气学院241八、等效电路与相量图等效电路相量图（课上演示相量图的画法）2024/9/6 周五河海大学电气学院251第三节、变压器负载运行负载运行：I202024/9/6 周五河海大学电气学院261一、负载运行时的物理现象1 空载：I2=0 由F1产生 Fm=F1，平衡；2 负载 I20 F2=N2I20，打破原来平衡，迫使I1发生变化。磁势平衡方程：Fm=F1+F2 电流平衡方程：*式中：为初级电流部分的负载分量。结论：变压器负载运行原方电流中包括两个分量*（1）激磁电流分量产生主磁场*（2）负载电流分量通过副方提供给负载 2024/9/6 周五河海大学电气学院271漏电势、漏抗：原副方均有电流、有磁势、有漏电势。把漏电势写成阻抗压降形式：电阻压降：电磁关系：2024/9/6 周五河海大学电气学院281电磁关系2024/9/6 周五河海大学电气学院291二、基本方程2024/9/6 周五河海大学电气学院301三、归算目的:便于利用等效电路计算 原则:折算前后不改变平衡方程方法：一般将副方归算到原方1.电流*原则：归算前后磁势不变2.电压、电势*电压归算原则：归算前后S（视在功率）不变。*电势归算原则：归算前后电磁功率不变2024/9/6 周五河海大学电气学院311三、归算3.电阻:r2原则：pcu2不变（副方绕组的铜耗）4.漏抗 原则：Q2不变同理总结：*电流：除 k*电压、电势：乘 k*电阻、电抗、阻抗：乘 k22024/9/6 周五河海大学电气学院321四、归算后的方程将归算关系代入即可，为便于比较，列出归算前方程：*归算前归算后2024/9/6 周五河海大学电气学院331五、T形等效电路讲课时解释平衡方程与等效电路的关系2024/9/6 周五河海大学电气学院341六、相量图表示变压器各参量（相量）之间相位关系步骤：等选参考方向，一般选U22024/9/6 周五河海大学电气学院351七、近似电路与简化电路近似电路：简化计算，励磁支路移到前面。简化电路：进一步简化，不计励磁支路影响。短路电阻与短路电抗*近似电路与简化电路均有误差，简化电路误差更大。2024/9/6 周五河海大学电气学院361思考题Xm的物理意义，希望Xm大好还小好？若用空气芯而不用铁芯，则Xm是增加还是减小？若原方绕组增加5%，其余不变，则Xm将如何变化？若副方绕组增加5%，其余不变，则Xm将如何变化？若原副方绕组各增加5%，其余不变，则Xm将如何变化？将铁芯面积增加5%，其余不变，则Xm将如何变化？将铁芯气隙增加5%，其余不变，则Xm将如何变化？电源频率增加20%，其余不变，则Xm将如何变化？2024/9/6 周五河海大学电气学院371第四节标么值1.定义*标么值实际值基值*右上角“*”表示2.基值*即基准值，下标“b”表示。*一般取额定量作基值*原副方有不同的基值*线电压(流)、相电压(流)均有对应的基值。*UN作电压基值：U1b=U1N,U2b=U2N*SN作容量基值；Sb=SN*电流、阻击基值通过计算求得：I1b=S1b/U1b；I2b=S2b/U2b Z1b=U1b/I1b；Z2b=U2b/I2b*三相系统有相电压、相电流基值和线电压、线电流基基值。2024/9/6 周五河海大学电气学院3813.标么值：下标用“”表示，如U1*=U1/U1b4.优点计算方便且易判断计算错误起到归算的作用更能说明问题实质，如反应设备运行状态。2024/9/6 周五河海大学电气学院391第五节等效电路参数测定测哪些参数：rm、xm、k、r1、r2、x1、x2(Zm、Z1、Z2)两种试验：*空载试验*短路试验2024/9/6 周五河海大学电气学院401一、空载试验目的：测：rm、xm、k方法：一般在低压侧进行*测量：U1、U2I0、W0*计算：因空载，I0很小，不计接线图2024/9/6 周五河海大学电气学院411计算方法1.励磁参数计算注意：电压下标的实际意义在低压侧进行时阻抗应折算*方法：乘 k22024/9/6 周五河海大学电气学院421二、短路试验目的：测：r1、x1、r2、x2方法：一般在高压侧进行*副方短路，U1从0琢步增加，直接到I1I1N。*测量：Uk、Ik、Wk*计算：因短路，电压很低，不计（这时的Im不是上面的Im，*其值很小*(因电压很低)接线图2024/9/6 周五河海大学电气学院431计算方法下标k或s均可rk、xk、Zk分别称短路电阻、短路电抗、短路阻抗。2024/9/6 周五河海大学电气学院441温度折算绕组的电阻与温度有关，应折算到一个统一的温度。2024/9/6 周五河海大学电气学院451阻抗电压、短路电压I1I1N时的U1称*UKN=IIN ZK短路电压百分数：*uk=UKN/U1N=(I1N ZK75)/U1N 100%短路电压百分数（去掉百分号）就是短路阻抗标么值,因为：*uk*=(I1N ZK75)/U1N (I1N ZK75)/(I1N ZN)*ZK75ZNZK*有功分量无功分量额定铜耗pcuN=当短路试验时I1不等于I1N时:2024/9/6 周五河海大学电气学院461例21P362024/9/6 周五河海大学电气学院471第六节变压器的稳态运行反映变压器性能的指标：*电压变化率*效率2024/9/6 周五河海大学电气学院481一、电压变化率电压变化率电压调整率原因：由于内部电阻、漏抗，负载时产生阻抗压降，导致输出电压随负载变化。定义式：实用计算式：2024/9/6 周五河海大学电气学院491参数表达式：取标么值，U1*=1,I1N*=I2N*=1如图：其中：nm222024/9/6 周五河海大学电气学院501则：电感性负载取正，电容性负载取负。2024/9/6 周五河海大学电气学院511二、效率1.两种损耗：铁(损)耗*基本铁耗主磁通引起：磁滞损耗、涡流损耗*附加铁耗油箱、其它构件中涡流损耗等铜(损)耗*基本铜耗电阻损耗*附加铜耗漏磁场集肤效应等效电阻增加等。总损耗：2024/9/6 周五河海大学电气学院5212.定义式：3.参数表达式：2024/9/6 周五河海大学电气学院531最大效率“不变损耗可变损耗”时，效率最高不设负载系数1时效率最大：综合考虑，充分利用变压器。2024/9/6 周五河海大学电气学院541习题中的共同问题感应电势什么时最大？*当线圈平面与磁通正交时，通最大，但磁通的变化率为零；反之，线圈平面与磁通平等时，磁通为零，但磁通的变化率最大；所以感应电势最大。Xm的物理意义：*Xm是与主磁通对应的感抗，反映变压器的磁化能力，或铁芯线圈产生磁场的能力，Xm大，产生相同的磁通所需励磁电流就小。电抗的物理意义*本质：一个线圈在励磁电流作用下以及该磁场感应电势的能力。*表现：可以是对交变电压的阻碍作用（不严格）*影响因素：2024/9/6 周五河海大学电气学院551第三章三相变压器序第一节 三相变压器的磁路第二节 三相变压器的连接组第三节 绕组连接法及磁路对电动势波形的影响第四节 三相变压器的并联运行2024/9/6 周五河海大学电气学院561序广泛应用对称时，任何一相可代表整个变压器的运行状态单相变压器的概念、理论、方程、电路、相量图三相中完全适用本章只讲三相变压器特有的部分*磁路系统*连接组*绕组接法及磁路系统对电势波形的影响变压器的并联运行也放入这一章2024/9/6 周五河海大学电气学院571第一节三相变压器磁路一、组式变压器三个独立的单相变压器组成各相铁芯、磁通、磁阻等一致2024/9/6 周五河海大学电气学院581二、芯式变压器具有共同铁芯中柱（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。又称三相三铁芯柱式变压器（三相铁芯式变压器）平面，磁路不完全对称，各相If不完全相同，但相差很小，忽略区别。2024/9/6 周五河海大学电气学院591第二节变压器的连结组一、三相变压器的接法三相绕组只有两种基本形式：星形（高压绕组：Y；低压绕组：y)；三角形(D、d),又分两种：AX-BY-CZAX-CZ-BY（我国优先使用）三相变压器连接方式很多，主要有：*Y,y YNy,Yyn;*Yd,YNd;*Dy,Dyn;*Dd（原方大写、副方小写，N或n为中点引出。）2024/9/6 周五河海大学电气学院601图：三相绕组连接法2024/9/6 周五河海大学电气学院611二、单相变压器的连接组同名端两绕组绕向可:*相同*相反。原、副边绕组主磁通相同，电动势只能同相或反相，考虑首未端为人为定义，也有两种可能所以两绕组之间关系四种形式但其电势关系只有两种可能*同向（夹角0度）*反向（夹角180度）2024/9/6 周五河海大学电气学院621图：同极性端有相同首端标志2024/9/6 周五河海大学电气学院631图：同极性端有相异首端标志2024/9/6 周五河海大学电气学院641三、时钟表示法三相变压器各电势之间方向关系复杂，但一定是30度的整数倍，引入时钟表示法。分针（长针）：表示高压绕组线电势EAB，固定指向12时针（短针）：表示低压绕组线电势Eab，指向几就是几点钟连接。单相变压器也可用时钟表示：I,i0;I,i62024/9/6 周五河海大学电气学院651四、三相变压器的连接组用初次级线电势之间的相位差表示。1.Yy连接同铁芯柱相电势只有两种可能：同相、反相。对应的线电势也有两种可能：同相:Yy0反相:Yy6画法：原方相电势，副方相电势，平移相电势，成为符合要求的连接：Y，D画线电势，并使指向12画线电势,根据写出连接组名。2024/9/6 周五河海大学电气学院661(1)Yy0课上举两例演示画法2024/9/6 周五河海大学电气学院671(2)Yy62024/9/6 周五河海大学电气学院6812.Yd连接两种：Yd11,Yd1(1)Yd112024/9/6 周五河海大学电气学院691(2)Yd12024/9/6 周五河海大学电气学院701五、标准连接组为生产使用方便，国家标准规定5种：*Y,yn0*Y,d11*YN,d11*YN,y0*Y,y02024/9/6 周五河海大学电气学院711第三节 绕组连接法及磁路系统对电势波形的影响磁路饱和，若磁通为正弦波，则磁化电流必须为尖顶波。尖顶波含有三次谐波电流分量（i3）关键：原方绕组能否提供三次谐波电流*注意：三相系统中，三次谐波电流同方向YN连接：可以提供i3，这样，磁通，原副方电势均为正弦波，OKY连接：i3不能流通，磁通不可能为正弦波。复杂，本节分析之2024/9/6 周五河海大学电气学院721一、三相变压器组Yy连接原方Y i3不能流通磁化电流正弦波磁通平顶波分解为基波、三次谐波分别为原副绕组主生基波电势E1(E11、E13)、三次谐波电势E3(E21、E23)。（其它谐波较小，主要考虑E3）E1滞后190度E3滞后390度，特别注意：三次谐波尺度上（课上画图解释）2024/9/6 周五河海大学电气学院731e1，e3逐点相加，合成电势为尖顶波波形畸变幅值为Em1Em3之和幅值增大(达5060%)过电压2024/9/6 周五河海大学电气学院741结论：三相变压器组不能接成Yy连接。（Y：但线电势中没有三次谐波电势）2024/9/6 周五河海大学电气学院751二、三相铁芯式变压器Yy连接基本关系同与三相组式变压器相同，即但对芯式铁芯：3无路可走只能通过油、油箱等构成回路磁阻很大3很小所以，e3很小。2024/9/6 周五河海大学电气学院761所以：总电势（合成电势）接近正弦波。结论：芯式变压器可以接成Yy或Yyn。但使油箱发热，所以容量不宜太大（1800kVA以下）2024/9/6 周五河海大学电气学院771三、三相变压器Yd连接原方：Y i3不能流通磁化电流正弦波磁通平顶波有3E3次级：d 对i3短路 i23环流对原3去磁E3减小相电势接近正弦波2024/9/6 周五河海大学电气学院781结论：大容量变压器需接成Yd连接。2024/9/6 周五河海大学电气学院791四、Yy附加d形绕组大容量变压器不能接成Yy连接实际需要时，可加一d形绕组，提供i3，端点不引出。2024/9/6 周五河海大学电气学院801第四节变压器并联运行并联运行一、必要性*发展*可靠性*检修*负载变化大2024/9/6 周五河海大学电气学院811二、并联运行条件条件*空载：各U2相等，副方无环流*负载：（合理分担负载）*各变压器负载电流同相位。这样，总电流不变情况下，各变压器分担电流最小。2024/9/6 周五河海大学电气学院821三、怎样满足条件：满足条件1，必须：*电压等级相同*连接组相同*变比相同满足第二条件，必须：短路阻抗对应相等2024/9/6 周五河海大学电气学院831四、变比不完全相同引起：环流2024/9/6 周五河海大学电气学院841环流设两变压器变比分别为k1,k2,且不相等原方电压U1折算到副方（除k）从副方看两变压器的短路阻抗为：副方电压差为：则环流为虽电压差很小，但环流并不小。2024/9/6 周五河海大学电气学院851要求，环流不大于IN的0.5一般规定：2024/9/6 周五河海大学电气学院861五、并联运行实际容量分配两变压器并联运行，每台分量容量与其额定容量成正比，与其短路阻抗成反比。容量小的先满载并联运行的变压器，必须保证任何一台均不过载。2024/9/6 周五河海大学电气学院871第四章三相变压器的不对称运行及瞬变分析2024/9/6 周五河海大学电气学院881第四章第四章 三相变压器的三相变压器的不对称运行不对称运行及及瞬变过程瞬变过程第一节第一节 对称分量法对称分量法第二节第二节 三相变压器的各序阻抗及其等效电路三相变压器的各序阻抗及其等效电路第三节第三节 三相变压器三相变压器YynYyn连接单相运行连接单相运行第四节第四节 变压器次级侧突然短路时的瞬态过程变压器次级侧突然短路时的瞬态过程第五节第五节 变压器空载合闸时的瞬态过程变压器空载合闸时的瞬态过程2024/9/6 周五河海大学电气学院891第一节 对称分量法前面分析：三相对称实际往往不对称运行形式：*外部不对称外加电压负载外加电压与负载*内部不对称分析方法：对称分量法2024/9/6 周五河海大学电气学院901若已知 ，则其中：a为旋转因子：把 、用三个分量表示：不对称电压 正序 负序 零序 第一节 对称分量法2024/9/6 周五河海大学电气学院911 第一节 对称分量法将关系式代入，得 不对称电压不对称电压 正序正序 负序负序 零序零序2024/9/6 周五河海大学电气学院921 第一节 对称分量法上式中电压分量得系数行列式不为零，即所以：其逆变式成立：2024/9/6 周五河海大学电气学院931第二节 三相变压器的各序阻抗及其等效电路叠加法*不对称系统分解为正、负、零序系统*各序对称*分别求解*叠加不同相序系统的影响不完全相同，表现的阻抗不相同2024/9/6 周五河海大学电气学院941一、正序阻抗 和正序等效电路 正序电流所遇到的阻抗称为正序电流所遇到的阻抗称为正序阻抗正序阻抗 （就是前面所讲的阻抗）励磁电流很小，不计Im 等效等效电路如右正序阻抗2024/9/6 周五河海大学电气学院951二、负序阻抗 和负序等效电路负序电流所遇到的阻抗称为负序电流所遇到的阻抗称为负序阻抗负序阻抗等效电路等效电路负序阻抗负序阻抗 所以：所以：ZZ=Zk2024/9/6 周五河海大学电气学院961三、零序阻抗 和零序等效电路 零序电流所遇到的阻抗称为零序阻抗（复杂）零序电流所遇到的阻抗称为零序阻抗（复杂）零序电流定义为 且2024/9/6 周五河海大学电气学院971(一一)零序电流零序电流在变压器绕组中的流通情况在变压器绕组中的流通情况Y连接：I0不能流通YN连接：I0能流通D连接：*线电流：I0不能流通*相电流：I0能流通，当另一方有I0时，就会感应I0所以：Y,y、Y,d、D,y、D,d 四种连接法均无零序电流；YN,d和D,yn接法:当YN和yn绕组中有零序电流时，d或D绕组中也有零序电流；YN,y和Y,yn接法:当YN和yn绕组中有零序电流，y或Y绕组中也不会有零序电流。2024/9/6 周五河海大学电气学院981（二）零序等效电路（二）零序等效电路 1.YN d接法的零序等效电路 电磁关系：原副方均可流通，但副方不能流出 如略去 则，(图中，副方省“”)可见YN d接法的零序阻抗是个很小的阻抗 2024/9/6 周五河海大学电气学院991 2.Y yn接法的零序等效电路电磁关系：原方不能流，所以：零序阻抗很大 YN d零序等效电路 可见Y yn接法的零序阻抗是个较大的阻抗（二）零序等效电路（二）零序等效电路 2024/9/6 周五河海大学电气学院1001（三）零序磁通在变压器铁芯中的流通路径1.三相磁路独立 零序磁通路径与正序、负序磁路相同，磁阻极小，励磁阻抗较大，即2.三相磁路相关 零序磁通只匝链各自绕组，以变压器油及油箱壁为回路，磁阻较大，零序励磁阻抗较小，即 2024/9/6 周五河海大学电气学院1011（四）零序励磁阻抗测量方法1.YNd、Dyn就是短路阻抗2.Yyn、Yny三相绕组串联，另一侧开路接单相电源，测电压、电流、功率 2024/9/6 周五河海大学电气学院1021第三节三相变压器 Yyn连接单相运行2024/9/6 周五河海大学电气学院10311、对称分量法分解求各序分量变压器Y yn单相连接单相运行电路如图所示按端点条件列出方程以a相电流为基准求出次级电流的对称分量2024/9/6 周五河海大学电气学院10412、各序电路、各序电压平衡式初级星形，无I0通路，相电流只有正序、负序分量，即 正序：正序：负序：负序：相应等效电路图如右图以a相为例写出各分量系统电压平衡式：零序：零序：2024/9/6 周五河海大学电气学院10513、各序电流 由此可写出电压表达式：（*）已知 或 代入（*）得2024/9/6 周五河海大学电气学院10614、等效电路2024/9/6 周五河海大学电气学院10715、负载电流则负载电流则：2024/9/6 周五河海大学电气学院10816、相量图2024/9/6 周五河海大学电气学院10917、中点浮动问题中点浮动*浮动程度取决于E0相电线不对称线电线对称三相变压器组，其各磁路独立，零序磁阻较小，零序阻抗大，即使较小I0，也产生大的E0，中点浮动严重。在极端情况下：如一相发生短路，原有相电压被提高 倍，极危险。因此，三相变压器组不能不能结成Y yn运行2024/9/6 周五河海大学电气学院1101第四节 变压器次级侧突然短路时的瞬态过程 2024/9/6 周五河海大学电气学院1111一、瞬态过程次级突然短路，短路电流很大，可以忽略励磁电流：则微分方程：（以电流为变量）其中：Lk变压器的漏感：化简后求得短路电流的通解为：其中：短路阻抗角 短路电流稳态值2024/9/6 周五河海大学电气学院1121短路电流含两项：稳态分量：iks瞬态分量:ikt 下面分析两种极端情况2024/9/6 周五河海大学电气学院11311.如突然短路时的初相角瞬态分量电流 从短路开始就进入稳态:见图(a)2024/9/6 周五河海大学电气学院11412.短路时电压初相角瞬态分量有最大幅值。若 得最大电流幅值出现时时刻在：短路后半个周期。2024/9/6 周五河海大学电气学院1151电流波形2024/9/6 周五河海大学电气学院1161二、过电流的影响1、发热发热现象电流很大铜耗按电流的平方变化，可达额定铜耗的几百倍绕组温度急剧升高。过热保护装置，及时切断电源。2、电磁力电磁力作用电磁力与电流的平方成正比，作用在绕组上的电磁力时正常运行时的几百倍，所以大型变压器往往设计成具有较大的短路阻抗以限制短路电流。电磁力与电流同时性2024/9/6 周五河海大学电气学院1171第五节 变压器空载合闸时的瞬态过程 2024/9/6 周五河海大学电气学院1181正常运行时：空载电流很小*I0*为5%左右（大变压器甚至I0*1）空载合闸时：Im很大*甚至数倍于IN2024/9/6 周五河海大学电气学院1191一、瞬态过程 设外施电压正弦规律变化，则电压方程式为求解得*其中：Lav正常运行时平均电感所以：磁通也包含两部分：*稳态分量*暂态分量 2024/9/6 周五河海大学电气学院1201一、瞬态过程分析两种极端情况在初相角 时接通电源，则*瞬态分量幅值最大，最不利情况。*虽磁通并没有大到稳态值的两倍以上，但因过饱和，Im急剧增大，达正常Im在数百倍，或数倍IN在初相角 时接通电源，则*立即进入稳态2024/9/6 周五河海大学电气学院1211最不利情况合闸磁通波形2024/9/6 周五河海大学电气学院1221变压器空载合闸冲击电流波形2024/9/6 周五河海大学电气学院1231二、过电流的影响变压器本身直接危害不大。*无法精确计算最大可能的冲击电流值*实测表明，最不利时合闸，几倍额定电流，比短路电流要小得多*无论从电磁力或温度来考虑，对变压器本身直接危害不大。但会使保护装置误动作，所以：*限制：串适当阻抗限制之*躲过：保护装置在变压器合闸最初几周要躲过该电流2024/9/6 周五河海大学电气学院1241本章习题思考题 41，23，44，习题：412024/9/6 周五河海大学电气学院1251第五章第五章 电力系统中的特种变压器电力系统中的特种变压器第一节 三绕组变压器第二节第二节 自自 耦耦 变变 压压 器器第三节第三节 电压互感器和电流互感器电压互感器和电流互感器2024/9/6 周五河海大学电气学院1261一、概念定义:每相有三个绕组用途:*将一个电源电压等级变为两个电源电压等级输出*联络三种电压等级的线路。绕组安排*一般原则：1、送电距离的远近损耗最小2、高压绕组在外，低压在内绝缘方便。*升压变：高低中（由外到内）*降压变：高中低（由外到内）第一节 三绕组变压器2024/9/6 周五河海大学电气学院1271以各绕组的自感、各绕组间的互感为参数。设一相三绕组的*自感为 *互感为：（互感对称）电压方程：二、电压方程2024/9/6 周五河海大学电气学院1281折算 得到初级，变比：考虑电流（磁势）方程最终得到 2024/9/6 周五河海大学电气学院1291其中 为组合电抗 为组合阻抗注意：组合电抗不是原来的漏电抗，是计算产生的，可能为负值。四、组合阻抗2024/9/6 周五河海大学电气学院1301由此得到等值电路注意：等值电路是指同一相同一相三个绕组之间的关系，不是A、B、C相间关系。三、等效电路与相量图2024/9/6 周五河海大学电气学院1311第二节 自耦变压器 2024/9/6 周五河海大学电气学院1321只有一个绕组也可理解为：普通双绕组变压器原副方串联*串联绕组*公共绕组一、结构2024/9/6 周五河海大学电气学院1331基本方程如下：自耦变压器的变比是最终得到式中 为自耦变压器的短路阻抗，并且是归算到高压测的值。二、基本方程2024/9/6 周五河海大学电气学院1341其简化电路如下：短路阻抗可由短路试验求得 设串联绕组和公共绕组的变比为关系：三、简化电路2024/9/6 周五河海大学电气学院1351四、电磁容量、标称容量普通双绕组变压器：*额定容量即电磁容量自耦变压器：额定容量电磁容量*额定容量：通过容量*电磁容量（绕组容量）：绕组上电压与电流之积串联绕组：公共绕组：2024/9/6 周五河海大学电气学院1361所以：串联部分与公共部分的电磁容量相等，通过容量与电磁容量之差称传导容量传导容量：2024/9/6 周五河海大学电气学院1371优点：*因为公共部分电流减小所以：使用较细的导线 （省材料）用同样的材料 （S变大）*效率高 *使 可变，可造成调压器。*较小的电压变化率和较大的短路电流。缺点：安全问题，原副方有电的联系，需保护措施。四、自耦变压器的有缺点及应用范围2024/9/6 周五河海大学电气学院1381 第三节 电压互感器和电流互感器2024/9/6 周五河海大学电气学院13911、类似Tr原理2、作用：测量、保护、隔离 目的：大电流 小电流 CT 高电压 低电压 PT (与Tr完全一样）3、使用：a、副方接地。b、PT副方不能短路。加保险丝（puse）c、CT副方不能开路，可短路（课上用可变负载解释）。d、CT检修电流表，先短路，再拆表。e、CT不允许加保险丝（puse）2024/9/6 周五河海大学电气学院1401本章习题思考题 52，54，55，习题：54，562024/9/6 周五河海大学电气学院1411本章完本章完