第4章 三相變壓器不對(duì)稱運(yùn)行及瞬變過程1 ppt課件

1、第四章 變壓器的不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)及瞬態(tài)過程主要討論不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)及其分析方法了解瞬態(tài)過程的概念一、三相不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)不對(duì)稱不對(duì)稱各相電流各相電流(或電壓，電勢或電壓，電勢)大大小關(guān)系小關(guān)系(不相等不相等)，或相位關(guān)系，或相位關(guān)系(不依次不依次差差120)ABC對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法各序等效電路，疊加原理相各序等效電路，疊加原理相中點(diǎn)浮動(dòng)問題中點(diǎn)浮動(dòng)問題根本概念不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的主要緣由：外施電壓不對(duì)稱。導(dǎo)致三相電流不對(duì)稱。各相負(fù)載阻抗不對(duì)稱。三相電流不對(duì)稱。不對(duì)稱的三相電流流經(jīng)變壓器，次級(jí)電壓也不對(duì)稱。外施電壓和負(fù)載阻抗均不對(duì)稱。其它:變壓器內(nèi)部不對(duì)稱缺點(diǎn)著重分析著重分析 不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)的分析方

2、法 正序阻抗、負(fù)序阻抗及零序阻抗的物理概念及丈量方法 危害性三相變壓器在Y，yn銜接時(shí)相電壓中點(diǎn)浮動(dòng)的緣由及其危害 復(fù)數(shù)算子復(fù)數(shù)算子e j120e -j240 = cos120+j sin120 2e j240e -j1203e j360e j01ABC定義：定義： 復(fù)數(shù)算子復(fù)數(shù)算子 . . . .例：三相中的電流例：三相中的電流IaIa、IbIb、IcIc不對(duì)稱不對(duì)稱三相不對(duì)稱系統(tǒng)三相不對(duì)稱系統(tǒng)大小不一定相等，相位關(guān)系不固定大小不一定相等，相位關(guān)系不固定 Ia、Ib、Ic是三個(gè)獨(dú)立變量是三個(gè)獨(dú)立變量問題：如何簡化分析？問題：如何簡化分析？二、對(duì)稱分量法 把不對(duì)稱的三相系統(tǒng)把不對(duì)稱的三相系統(tǒng)分

3、解為三個(gè)獨(dú)立的對(duì)分解為三個(gè)獨(dú)立的對(duì)稱系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、稱系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)舉例： Ua、Ub、Uc三相不對(duì)稱下標(biāo)“+、 “-、 “0分別表示正序、負(fù)序和零序000cbccbbbbaaaaUUUUUUUUUUUU零序負(fù)序正序不對(duì)稱電壓1、正序系統(tǒng) Ua+、Ub+、Uc+性質(zhì)：相序?yàn)樾再|(zhì)：相序?yàn)閍-b-ca-b-c 每相大小相等，彼此相位差每相大小相等，彼此相位差120120。A+B+C+acabUUUU2約束條件：2、負(fù)序系統(tǒng)Ua-、Ub-、Uc-性質(zhì)：相序?yàn)樾再|(zhì)：相序?yàn)閍-c-ba-c-b每相大小相等，彼此相位差每相大小相等，彼此相位差120120。A-C-

4、B-逆時(shí)針acabUUUU2約束條件：3、零序系統(tǒng)Ua0、Ub0、Uc0 性質(zhì)：每相大小相等，同相位。性質(zhì)：每相大小相等，同相位。A0B0C0共同性質(zhì)：三相大小相等，彼此之間相位差相等000cbaUUU約束條件：cbaacbaacbaaUUUUUUUUUUUU310231231000cbccbbbbaaaaUUUUUUUUUUUU零序負(fù)序正序不對(duì)稱電壓例題設(shè)有一不對(duì)稱三相電壓將其分解為對(duì)稱分量。90cos50260cos80230cos1002tututucba顯然，各相大小不等，相位差也不一樣，為不對(duì)稱電壓。顯然，各相大小不等，相位差也不一樣，為不對(duì)稱電壓。表示為復(fù)數(shù)方式：表示為復(fù)數(shù)方式：V

5、jjUVjjUVjjUcaa50090sin90cos5090503 .694060sin60cos806080506 .8630sin30cos10030100VjjjjjjUUUUcbaa43.316 .56)500() 3 .6940)(506 .863131232123212分解為對(duì)稱分量：分解為對(duì)稱分量：VjjjjjjUUUUcbaa33. 82 .12)500() 3 .6940)(506 .863131232123212VjjjjUUUUcbaa23.102 .42)500()3 .6940(506 .86313101正序、負(fù)序和零序都是對(duì)稱系統(tǒng)。當(dāng)求得各個(gè)對(duì)稱分量后，將各相的三

6、個(gè)分量疊加便得到不對(duì)稱運(yùn)轉(zhuǎn)情形。2對(duì)稱分量法根據(jù)疊加原理，只適用于線性參數(shù)的電路中。3不同相序具有不同阻抗參數(shù)，電流流經(jīng)電機(jī)和變壓器具有不同物理性質(zhì)。4、結(jié)論三、變壓器的各序阻抗 電流流經(jīng)變壓器時(shí)，不同相序具有不同阻抗參數(shù)1、三相變壓器的正序阻抗 正序電流所遇到的阻抗正序電流所遇到的阻抗rk+xk+UA+-Ua+.IA+=-Ia+. .kkkkkZjxrjxrZ2、三相變壓器的負(fù)序阻抗 負(fù)序電流所遇到的阻抗負(fù)序電流所遇到的阻抗rk-xk-UA-Ua-.IA-=-Ia-. .kkkkkZjxrjxrZ具有與正序一樣的性質(zhì)具有與正序一樣的性質(zhì) 在異步電機(jī)和同步電機(jī)的情況與此不同！在異步電機(jī)和同步電

7、機(jī)的情況與此不同！3、三相變壓器的零序阻抗零序電流所遇到的阻抗零序電流所遇到的阻抗(1) (1) 零序電流在變壓器繞組中的流通情況零序電流在變壓器繞組中的流通情況零序等效電路零序等效電路(2)(2)零序磁通在變壓器鐵芯中流通途徑零序磁通在變壓器鐵芯中流通途徑零序激磁阻抗丈量方法零序激磁阻抗丈量方法1零序電流在繞組中的流通 零序電流能否流通與三相繞組的銜接方式有關(guān)。Y接法中無法流通YN接法可以流通D接法線電流不能流通零序電流，但其閉合回路能為零序電流提供通路，假設(shè)另一方有零序電流，經(jīng)過感應(yīng)也會(huì)在D接法繞組中產(chǎn)生零序電流。 Y，y；Y，d；D，y；D，d無零序電流 YN，d和D，yn接法如YN、y

8、n中有零序電流，d、D中也感應(yīng)零序電流。 YN，y和Y，yn接法當(dāng)YN、yn中有零序電流，y、Y中也不會(huì)有零序電流。2零序等效電路1首先分析零序電流的來源；2確定一次、二次側(cè)相、線中的零序電流情況；3分析對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響。(a)YN，d接法的零序等效電路零序電流由電源中零序電壓引起零序電流由電源中零序電壓引起一次、二次側(cè)均能流通零序電流，一次、二次側(cè)均能流通零序電流，但是不能流向二次側(cè)負(fù)載電路但是不能流向二次側(cè)負(fù)載電路d銜接是閉合繞組，等效電路銜接是閉合繞組，等效電路的二次側(cè)為短路的二次側(cè)為短路YN，d接法的零序阻抗很小電源有較小的UA0，會(huì)引起較大的零序電流，導(dǎo)致變壓器過熱。應(yīng)有維護(hù)措施監(jiān)視中線

9、電流。210000ZZUZUIAAA 零序電流由于二次側(cè)有中線電流引起的零序電流由于二次側(cè)有中線電流引起的 零序阻抗不大，如中線電流不大，不會(huì)呵斥相電壓零序阻抗不大，如中線電流不大，不會(huì)呵斥相電壓嚴(yán)重不對(duì)稱嚴(yán)重不對(duì)稱 D D，ynyn銜接的變壓器具有較好的單相負(fù)載才干。銜接的變壓器具有較好的單相負(fù)載才干。 kaaZIU00不流入電源不流入電源零序電流由電源零序電壓產(chǎn)生cYN，y接法零序等效電路二次側(cè)無零序電流，感應(yīng)有零序二次側(cè)無零序電流，感應(yīng)有零序電勢，表現(xiàn)為較大零序阻抗電勢，表現(xiàn)為較大零序阻抗0010000mmAAAIZZUZUI對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響零序電流小，不會(huì)引起過熱零序電流小，不

10、會(huì)引起過熱會(huì)引起二次側(cè)相電壓不對(duì)稱會(huì)引起二次側(cè)相電壓不對(duì)稱二次側(cè)線電壓不受零序影響，二次側(cè)線電壓不受零序影響，常用在高壓輸電線路中。常用在高壓輸電線路中。等效電路等效電路dY，yn接法的零序等效電路零序電流由二次側(cè)有中線電流引起一次側(cè)無零序電流，但感應(yīng)零序相電勢，有較大零序阻抗。假設(shè)Z0較大，較小的中線電流會(huì)呵斥相電壓較大的不對(duì)稱。其不對(duì)稱的程度還與變壓器的磁路有關(guān)。020000maaaZZIZIU圖圖4-5小結(jié)繞組繞組連接連接零序電流來源零序電流來源影響影響應(yīng)用中應(yīng)用中YN,d電源零序電壓UA0較小UA0引起較大的IA0需監(jiān)測中性線電流D,yn負(fù)載不對(duì)稱,產(chǎn)生Ia0不大的零序電流不會(huì)造成相電

11、壓嚴(yán)重不對(duì)稱單相負(fù)載能力強(qiáng)YN,y電源零序電壓UA0零序電流小常用于高壓輸電線路中Y,yn負(fù)載不對(duì)稱,產(chǎn)生Ia0如Z0較大,則較小中線電流引起較大的電壓不對(duì)稱與磁路有關(guān)210000ZZUZUIAAAkaaZIU000010000mmAAAIZZUZUI020000maaaZZIZIU(3)零序磁通在鐵芯中流通途徑 由于三相的零序電流在時(shí)間上同相位，產(chǎn)生的三相零序磁通及其感應(yīng)的三相零序電勢各相均同相位。 零序磁通及其感應(yīng)電勢的大小與磁路系統(tǒng)有關(guān)。(a)三相磁路獨(dú)立 零序磁通途徑與正序、負(fù)序磁路一樣，磁阻較小，激磁阻抗較大Zm0=Zm=rm+jxm (b)三相磁路相關(guān) 零序磁通只匝鏈各自繞組，以變

12、壓器油及油箱壁為回路，磁阻較大，零序激磁阻抗較小 Zm0 Zm Zm0*大約為0.31Zm*大約是20以上(4).零序激磁阻抗丈量方法 YN，d或D，yn接法：zk0zk 不計(jì)零序激磁阻抗 Y，yn或YN，y接法：模擬施加三相零序電壓Y，yn：把二次三個(gè)相繞組按首尾次序串聯(lián)，接到單相電源，一次方開路。丈量電壓U、電流I和輸入功率P，計(jì)算出零序激磁阻抗 Z0=U/3I；r0=P/3I2；x0=2020rZ 4-5 如何丈量零序激磁電抗？4-4 Y,yn0不可以用于三相變壓器組的緣由思索題4-2 決議零序阻抗的要素有哪些？零序電流三一樣相，它在繞組中的流通情況及其產(chǎn)生的零序磁通在鐵芯中的流通情況與正序及負(fù)序不一致，因此遇