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1、1,第五章 三绕组变压器和其它用途变压器,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。三绕组变压器主要用于电力系统中,将三个不同电压等级的电网连接起来,代替两台双绕组变压器,运行更加经济。一、结构特点 三绕组变压器的铁心一般为心式结构,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。如果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;如果中压绕组处于高压和低压绕组之间,低压绕组在最里层,为降压绕组。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
2、供电,提高供电可靠性。,3,二、容量与联结组双绕组变压器的一、二次绕组容量相等,三绕组变压器根据供电需要,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。,4,三、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。空载时,其与双绕组变压器没有什么区别,只是有三个变比,分别为:,、和 分别为三个绕组的匝数和额定电压。,5,分
3、析三绕组变压器时,由于三个绕组互相耦合,不再使用双绕组变压器分析时的主磁通和漏磁通的概念。因为,双绕组变压器中,漏磁通的概念十分明确,即只交链本绕组,不与其它绕组交链的磁通。而三绕组变压器中,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。三绕组变压器负载运行时,磁势平衡方程为:,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。,6,7,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,其与双绕组变压器的主
4、要差别在于:自耦变压器的一次和二次之间不仅有磁的耦合,还有电的联系。,、结构特点,8,二、基本方程式,高压侧电势平衡方程为:,低压侧电势平衡方程为:,类似于双绕组变压器,定义自耦变压器变比为:,忽略变压器空载电流,有磁势平衡方程:,也可表示为,9,公共绕组ax中的电流为:,自耦变压器的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。,10,三、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
5、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。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。,11,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。,12,四、自耦变压器的优、缺点,自耦变压器与双绕组变压器
6、比较,具有以下优点: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;体积小,可减少变电站占地面积,运输和安装也更加方便。但自耦变压器高、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。,13,第三节 互感器,在高电压、大电流的电力系统中,为了测量线路上的电压和电流,需要采用互感器。互感器是一种用于测量高
7、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,这里简单介绍电磁式电压互感器和电流互感器。,14,、电压互感器,电压互感器的一次、二次绕组套在同一个闭合的铁心上,高压绕组直接接到被测的高压线路上,一次绕组匝数多,导线较细;低压绕组接到测量仪表的电压线圈上,匝数少,导线较粗。如果仪表个数不止一个,则各仪表的电压线圈并联接在电压互感器的二次绕组。,使用电压互感器时,一定要注意: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
8、电压浸入二次低压回路,危及人身和设备安全;为安全起见,电压互感器的二次绕组和铁心必须可靠接地;使用时,二次绕组不能并联过多的仪表,以免影响互感器测量精度。,15,二、电流互感器,电流互感器主要结构和工作原理也与普通变压器相似。它的一次绕组由一匝或几匝截面较大的导线构成,串联在一次侧线路中。二次绕组匝数较多,导线较细,与各种仪表的电流线圈并联。,16,电流互感器使用时,一定要注意:运行过程或仪表切换时,互感器二次侧绕组绝不允许开路。因为,当二次绕组开路,互感器成为空载运行,而此时一次绕组电流由被测电路决定,全部的一次电流作为励磁电流起励磁作用,使铁心内的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),使铁耗大大增加,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。,