電力系統(tǒng)中的特種變壓器

電力系統(tǒng)中的特種變壓器第一頁，共四十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)三繞組變壓器一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)每個(gè)鐵心柱上套有三個(gè)不同電壓級(jí)別的繞組，通常高壓繞組放在最外層，低壓繞組或中壓繞組放在內(nèi)層。第二頁，共四十八頁，2022年，8月28日通常以最大的繞組容量命名三繞組變壓器的額定容量SN。一般工作情況下，三繞組的任意一個(gè)（或兩個(gè)）繞組都可以作為原繞組，而其它的兩個(gè)（或一個(gè)）則為副繞組。二、用途及繞組容量問題高壓繞組中壓繞組低壓繞組1001001001005010010010050三繞組變壓器可以直接連接三個(gè)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)。第三頁，共四十八頁，2022年，8月28日N1N2N3第四頁，共四十八頁，2022年，8月28日三、基本分析方法和思路磁動(dòng)勢(shì)平衡：主磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可表示為：自漏磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)可表示為：第五頁，共四十八頁，2022年，8月28日還有兩兩繞組之間的互漏磁通，比如某繞組電流產(chǎn)生的和另一個(gè)繞組交鏈的互漏磁通會(huì)在這個(gè)繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也可用負(fù)的漏電抗壓降表示：第六頁，共四十八頁，2022年，8月28日二次繞組電流產(chǎn)生的與一次繞組交鏈的互漏磁在一次繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)互漏磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)說明：第七頁，共四十八頁，2022年，8月28日可得各次繞組的電壓方程為：第八頁，共四十八頁，2022年，8月28日變比：主磁通在三個(gè)繞組感應(yīng)主磁電勢(shì)之比等

于變比，總共三個(gè)變比。第九頁，共四十八頁，2022年，8月28日參數(shù)歸算（歸算到一次側(cè)）：第十頁，共四十八頁，2022年，8月28日歸算后的四個(gè)基本方程：④①②③…………第十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日最后可簡寫為：式減去式，再用式中，可得：①②④式減去式，再用式中，可得：①④③第十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日稱為等效電抗其中：稱為等效阻抗第十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日三繞組變壓器等效電路第十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日稱為等效電抗。其中：稱為等效阻抗注意：等效電路的電抗是等效電抗，不是各繞組本身的漏抗，它們綜合反映自漏抗與互漏抗的影響。磁路主要經(jīng)空氣閉合，等效電抗為常數(shù)。第十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)自耦變壓器一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與用途

自耦變壓器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)單繞組變壓器，原、副邊之間不僅有磁的聯(lián)系，而且還有電的直接聯(lián)系。自耦變壓器每一個(gè)鐵心柱上套著兩個(gè)繞組，兩繞組串聯(lián)，繞向一致。第十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日N1N2實(shí)例分析：從雙繞組變壓器到自耦變壓器(1)僅僅繞組改接法，雙繞組變壓器可以變?yōu)樽择钭儔浩?，功率可以增大?shù)倍甚至十倍！實(shí)例：假設(shè)圖示雙繞組變壓器第十七頁，共四十八頁，2022年，8月28日實(shí)例分析：從雙繞組變壓器到自耦變壓器(2)分析從雙繞組變壓器到自耦變壓器哪些量改變了，哪些量沒有變化?(主要分析原副邊電壓與電流的變化情況)第十八頁，共四十八頁，2022年，8月28日原副邊電流符號(hào)相反：當(dāng)原邊電流在原繞組中從同名端流向非同名端，則副邊電流在副繞組中從非同名端流向同名端！實(shí)例分析：從雙繞組變壓器到自耦變壓器(3)首先分析雙繞組變壓器電流方向。忽略勵(lì)磁電流則：第十九頁，共四十八頁，2022年，8月28日實(shí)例分析：從雙繞組變壓器到自耦變壓器(4)忽略勵(lì)磁電流當(dāng)原邊電流從同名端流向非同名，則副繞組電流從非同名端流向同名端！原副繞組電流原副邊電流實(shí)際方向示意圖副邊實(shí)際電流則等于原副繞組電流之和。第二十頁，共四十八頁，2022年，8月28日實(shí)例分析：從雙繞組變壓器到自耦變壓器(5)聯(lián)結(jié)成自耦變壓器，空載時(shí):如果原邊施加，則繞組電勢(shì)仍為與。副邊輸出電壓。第二十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日實(shí)例分析：從雙繞組變壓器到自耦變壓器(6)原副邊電流實(shí)際方向示意圖與雙繞組變壓器類似，原繞組，時(shí)，副繞組，。于是負(fù)載電流。原邊輸入容量副邊輸出容量第二十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日二、自耦變壓器基本方程(要求：參考下圖與上述物理概念學(xué)習(xí)自行推導(dǎo))第二十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日1.電壓、電流和容量關(guān)系1）原、副邊的方程式自耦變壓器變比：（若忽略漏阻抗壓降）第二十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日根據(jù)全電流定律，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)為串聯(lián)繞組磁動(dòng)勢(shì)與公共繞組磁動(dòng)勢(shì)之和，即：若忽略勵(lì)磁電流（），則：2）磁動(dòng)勢(shì)平衡及電流關(guān)系第二十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日結(jié)論：自耦變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，原、副邊電壓之比近似等于副、原邊電流之比，這點(diǎn)與雙繞組變壓器一樣。2）磁動(dòng)勢(shì)平衡及電流關(guān)系第二十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日3）容量關(guān)系雙繞組變壓器原邊輸入容量原邊輸入容量實(shí)例:第二十七頁，共四十八頁，2022年，8月28日1）由原邊直接傳到副邊的容量稱為傳導(dǎo)容量，它既不消耗材料，也不產(chǎn)生損耗2）繞組通過電磁作用得到的容量稱為電磁容量，也叫繞組容量3）自耦變壓器額定運(yùn)行時(shí)的額定容量為傳導(dǎo)容量和電磁容量之和4）自耦變壓器的電磁容量與額定容量的比值稱為效益系數(shù)定義：第二十八頁，共四十八頁，2022年，8月28日效益系數(shù)=————=——————————繞組容量額定容量額定容量額定容量–傳導(dǎo)容量繞組容量實(shí)例:第二十九頁，共四十八頁，2022年，8月28日越接近1,越小,電磁容量(繞組容量)越小,傳導(dǎo)容量越大,節(jié)材效果越明顯。第三十頁，共四十八頁，2022年，8月28日2.簡化等值電路（推導(dǎo)過程不要求）代入得①①第三十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日第三十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日3.短路試驗(yàn)及短路阻抗（不要求）1）低壓側(cè)短路，高壓側(cè)進(jìn)行短路試驗(yàn)：第三十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日在自耦變壓器高壓側(cè)做短路試驗(yàn)測(cè)得的短路阻抗實(shí)際值和把串聯(lián)繞組作為一次繞組、公共繞組作為二次繞組時(shí)短路測(cè)得的短路阻抗實(shí)際值相等。由于自耦變壓器的阻抗基準(zhǔn)值和相應(yīng)的雙繞組變壓器阻抗基準(zhǔn)值之比為因此，他們短路阻抗標(biāo)么值之比為：第三十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日2）高壓側(cè)短路，低壓側(cè)進(jìn)行短路試驗(yàn)第三十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日把公共繞組作為一次繞組、串聯(lián)繞組作為二次繞組時(shí)短路測(cè)得的短路阻抗為：它們短路阻抗標(biāo)么值之比還為：第三十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日主要用在高壓電力系統(tǒng)中兩個(gè)電壓相差不大的電網(wǎng)上，小容量自耦變壓器也被用作實(shí)驗(yàn)室中的調(diào)壓設(shè)備。總結(jié)用途：優(yōu)點(diǎn)：比雙繞組電力變壓器省材料，成本低，效率高。越接近1,越小,電磁容量(繞組容量)越小,節(jié)材效果越明顯.

第三十七頁，共四十八頁，2022年，8月28日缺點(diǎn)：1）短路阻抗標(biāo)幺值比雙繞組小，短路電流較大。2）由于自耦變壓器原副邊有電的直接聯(lián)系，高壓邊過電壓時(shí)，低壓邊也產(chǎn)生嚴(yán)重的過電壓，兩邊均需要裝設(shè)避雷器。第三十八頁，共四十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)互感器①擴(kuò)大常規(guī)儀表的量程；②使測(cè)量回路與被測(cè)系統(tǒng)隔離，以保障工作人員和測(cè)試設(shè)備安全；③由互感器直接帶動(dòng)繼電器線圈，為各類繼電保護(hù)提供控制信號(hào)，也可以經(jīng)過整流變換成直流電壓，為控制系統(tǒng)或微機(jī)控制系統(tǒng)提供控制信號(hào)。第三十九頁，共四十八頁，2022年，8月28日測(cè)量系統(tǒng)使用的電壓互感器，其次級(jí)側(cè)額定電壓都統(tǒng)一設(shè)計(jì)成100V；電流互感器次級(jí)側(cè)額定電流都統(tǒng)一設(shè)計(jì)成5A或1A。互感器主要性能指標(biāo)是測(cè)量精度，要求轉(zhuǎn)換值與被測(cè)量值之間有良好的線性關(guān)系。電壓互感器規(guī)定了0.2、0.5、l、3等四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)電流互感器分為0.2、0.5、l.0、3.0和10.0五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)第四十頁，共四十八頁，2022年，8月28日一電壓互感器高壓繞組接到被測(cè)量系統(tǒng)的電壓線路上，低壓繞組接到測(cè)量儀表的電壓線圈。如儀表的個(gè)數(shù)不止一個(gè)、則各儀表的電壓線圈都應(yīng)并聯(lián)。第四十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日大連理工大學(xué)電氣工程系U1U2=N1N2=ku

國產(chǎn)互感器：

U2N=100V使用注意：①二次繞組禁止短路。②二次繞組與鐵心必須接地。空載運(yùn)行的降壓變壓器。u1~Vu1u2電壓互感器第四十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日電壓互感器的誤差來源變比誤差：指U’2與U1的代數(shù)差值。負(fù)載的大小與所接儀表的數(shù)量有關(guān)，電壓互感器本身有激磁電流和漏阻抗壓降存在。這時(shí)，U’2≠U1，出現(xiàn)變比誤差。相角誤差：U2與U1不同相，相角誤差表示為-U2與U1的相位差。第四十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日減小誤差的措施使用——要求測(cè)試儀表有高阻抗，次級(jí)側(cè)電流較小，接近于空載狀態(tài)。電壓互感器所能連接的儀表數(shù)量要受額定容量的限制。制造——減小互感器的激磁電流和漏阻抗。 鐵芯通常采用鐵耗小的高級(jí)硅鋼片； 磁路應(yīng)處于不飽和狀態(tài)，工作磁密一般為0.6—0.8T； 使磁路有較小的間隙； 采用較粗導(dǎo)線以減小電阻，使有較小的漏阻抗。第四十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日特別注意：（電壓互感器）①次級(jí)側(cè)絕對(duì)不允許短路，因短路電流將引起繞組發(fā)熱，有可能破壞繞組絕緣電阻，導(dǎo)致高電壓侵入低壓回路，危及人身和設(shè)備安全。②互感器鐵芯和次級(jí)繞組的一端必須可靠接地。第四十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日二電流互感器初級(jí)繞組匝數(shù)較少，一般只有一匝或幾匝，而次級(jí)繞組的匝數(shù)較多。初級(jí)繞組串聯(lián)在被測(cè)線路中，次級(jí)繞組接至電流表，或功率表的電流線圈，或電度表的電流線圈。各測(cè)量儀表的電流線圈應(yīng)串聯(lián)連接。由于電流線圈的電阻值很小，電流互感器可視為處于短路運(yùn)行狀態(tài)的變壓器。第四十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日大連理工大學(xué)電氣工程系→

E2電流互感器N1很小。

短路運(yùn)行的升壓變壓器。I1I2=N2N1=ki

國產(chǎn)互感器：I2N=5A

使用注意：①二次繞組禁止開路。開路