電氣主系統(tǒng)第九章電力變壓器的運行

電氣主系統(tǒng)第九章電力變壓器的運行第1頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

電力變壓器是發(fā)電廠和變電所中重要的一次設(shè)備之一，隨著電力系統(tǒng)電壓等級的提高和規(guī)模的擴大，升壓和降壓的層次增多，系統(tǒng)中變壓器的總?cè)萘恳堰_(dá)發(fā)電機裝機容量的7~10倍?？梢婋娏ψ儔浩鞯倪\行是電力生產(chǎn)中非常重要的環(huán)節(jié)。本章著重介紹電力變壓器運行中的基本理論。

第一節(jié)變壓器的溫升與溫度計算一、變壓器的發(fā)熱和散熱

變壓器在運行時，繞組、鐵心和附加的電能損耗都將轉(zhuǎn)變成熱能，使變壓器各部分的溫度升高。圖9-1示出了油浸式變壓器中各部分溫度的分布情況。

1)鐵心、高壓繞組、低壓繞組的發(fā)熱互不關(guān)聯(lián)：所產(chǎn)生的熱量都傳給油，熱量被循環(huán)流動的油帶走。

(1)發(fā)熱特點第2頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月2)變壓器的各部分的發(fā)熱很不均勻：●繞組溫度最高，最熱點在高度方向的70%~75%；第3頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月●徑向溫度最高處位于繞組厚度（自內(nèi)徑算起）的1/3處。(2)散熱過程1)繞組和鐵心內(nèi)部的熱量以傳導(dǎo)方式傳到導(dǎo)體和鐵心表面，圖中曲線1-2，約幾度。2)導(dǎo)體和鐵心表面的熱量以對流方式傳到變壓器油中，圖中曲線2-3，約占總溫升的20%~30%。3)油中的熱量以對流方式傳到油箱和散熱器內(nèi)表面，圖中曲線4-5，約幾度。4)油箱和散熱器內(nèi)表面的熱量以傳導(dǎo)方式傳到外表面，圖中曲線5-6，約2~3度。5)油箱和散熱器外表面的熱量以對流和輻射方式傳到周圍空氣中，圖中曲線6-7，約占總溫升的60%~70%。第4頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)向強迫油循環(huán)冷卻強迫油循環(huán)風(fēng)冷或水冷自然油循環(huán)冷卻(3)冷卻方式｛第5頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月二、變壓器的溫升計算

1.變壓器的發(fā)熱很不均勻，油浸式變壓器的溫升從底部到頂部，繞組(CD)和油(AB)的溫升都近似呈線性增加（在任意高度，繞組對油的溫差均為一常數(shù)g）。2.為了全面反映變壓器的溫升情況，繞組和油的溫升通常都用其平均溫升和最大溫升來表示。

繞組的平均溫升是指整個繞組的溫升平均值(M點)。

油的平均溫升是指全部油的溫升平均值(N點)。

繞組的最大溫升是指繞組最熱點(E點)的溫升，由于雜散損耗增加，它大于繞組溫升線性增加的趨勢點D點的溫升。

油的最大溫升是指頂層油(B點)的溫升。圖9-2油浸式變壓器溫升分布圖第6頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月3.溫升計算中的基本關(guān)系為

繞組對空氣的溫升=油對空氣的溫升+繞組對油的溫升繞組的溫度=空氣溫度+油對空氣的溫升+繞組對油的溫升4.變壓器各部分的允許溫升

我國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）規(guī)定變壓器的額定使用條件為：最高氣溫+40℃；最高日平均氣溫+30℃；最高年平均氣溫+20℃；最低氣溫-30℃；變壓器各部分的溫升不得超過表9-1中的數(shù)值。

表9-1變壓器各部分的允許溫升（單位：℃）自然油循環(huán)強迫油循環(huán)風(fēng)冷強迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷繞組對空氣的平均溫升656570繞組對油的平均溫升213030油對空氣的平均溫升443540頂層油對空氣的溫升554545第7頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

采用A級絕緣材料的變壓器，繞組熱點溫度為98℃時，使用壽命為20~30年。

圖9-2中幾個點的溫度：頂層油(B點)

對空氣的溫升τt=55℃。繞組對油平均溫升g=21℃。油對空氣的平均溫升(N點)

τav=44℃。繞組對空氣的平均溫升(M點)τav+

g=65℃。繞組最熱點(E點)對頂層油的溫升為

τg=44℃+21℃+13℃-55℃=23℃。

設(shè)K為實際負(fù)荷與額定負(fù)荷之比，則任意負(fù)荷下頂層油對空氣的溫升為5.任意負(fù)荷下頂層油對空氣和繞組最熱點對頂層油溫升的計算

自然油循環(huán)冷卻變壓器的繞組最熱點溫度比繞組的平均溫度(M點)高13℃。因此，自然油循環(huán)冷卻變壓器帶額定負(fù)荷長期運行時的周圍空氣溫度最高為

98℃-13℃-65℃=20℃。第8頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月式中τtN——額定負(fù)荷時，頂層油對空氣的溫升最大值，通過查表得到；

R——額定負(fù)荷下，短路損耗與空載損耗之比；

x——計算油的溫升的指數(shù)，與變壓器的冷卻方式有關(guān)，對于自然油循環(huán)冷卻變壓器，x=0.8；對于強迫油循環(huán)冷卻變壓器，x=0.9~1.0。

任意負(fù)荷下繞組最熱點對頂層油的溫升為式中τgN——額定負(fù)荷時，繞組最熱點對頂層油的溫升，通過查表計算得到；

y——計算繞組最熱點溫升用的指數(shù),也與變壓器的冷卻方式有關(guān)，一般取y=x。

第9頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月三、變壓器的穩(wěn)態(tài)溫度計算(不講)

四、變壓器的暫態(tài)溫度計算(不講)

第二節(jié)變壓器的絕緣老化

一、變壓器的絕緣老化定律

變壓器的絕緣老化：高溫、濕度、氧化和油中分解的劣化物質(zhì)等物理化學(xué)作用的影響，使其絕緣材料逐漸失去其機械強度和電氣強度。

高溫是絕緣老化的主要原因，絕緣材料的工作溫度越高，絕緣老化速度越快，變壓器的使用壽命越短。

機械損傷使電氣強度下降：老化的絕緣材料纖維組織失去彈性，材料變脆，只要沒有機械損傷，仍可有相當(dāng)高的電氣強度。但在電磁振動和電動力的作用下很容易產(chǎn)生機械損傷使材料破損，失去電氣強度。

1.變壓器的絕緣老化現(xiàn)象第10頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月2.變壓器的預(yù)期壽命和繞組最熱點溫度之間的關(guān)系

電力變壓器常采用A級絕緣（油浸電纜紙），在80~140℃的范圍內(nèi)，變壓器的壽命和繞組最熱點溫度之間的關(guān)系為

式中，A為常數(shù)；P為溫度系數(shù)。

3.變壓器的絕緣老化定律

采用A級絕緣材料的變壓器繞組，最熱點溫度維持在98℃，變壓器能獲得正常預(yù)期壽命20~30年，其每天的壽命損失為正常日壽命損失。變壓器的正常預(yù)期壽命和繞組最熱點溫度之間的關(guān)系為

相對預(yù)期壽命z*第11頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

相對預(yù)期壽命z*的倒數(shù)稱為相對老化率，即

它表明了變壓器在繞組熱點溫度為θ下運行單位時間損失的正常使用壽命。

損失壽命zT的計算：若運行時間為T，顯然有如果在T時間內(nèi)繞組熱點溫度是隨時間變化的（用θt表示），則損失的壽命為

第12頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

相對老化率的計算以2為底較方便，則

根據(jù)試驗和統(tǒng)計資料可以得出

則

和

絕緣老化的六度規(guī)則（油浸變壓器）：可以看出繞組溫度每增加6℃，老化加倍，絕緣使用壽命縮短一半。

例如，計算繞組熱點在104℃下運行24h損失的壽命，老化率為2，損失的壽命為2×24h=48h，也就是說運行12個小時一天的壽命就損耗完了。

第13頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月二、等值老化原則變壓器繞組最熱點溫度維持在98℃，變壓器能獲得正常使用壽命，但變壓器在運行中，繞組溫度受環(huán)境溫度和負(fù)荷波動的影響，不可能維持在98℃不變。這種情況下變壓器如何獲得正常的使用壽命？等值老化原則回答了這個問題。

等值老化原則：在一定的時間間隔T內(nèi)，一部分時間內(nèi)繞組溫度高于98℃，而在另一部分時間內(nèi)繞組溫度低于98℃，只要使變壓器在溫度高于98℃時所多損失的壽命與溫度低于98℃時少損失的壽命相互補償，等于正常的壽命損失，變壓器的預(yù)期壽命可以和繞組溫度維持在98℃運行時的預(yù)期壽命相同。它可以用下式表示：

平均相對老化率：變壓器在一定的時間間隔T內(nèi)實際所損失的壽命與恒溫98℃運行時的正常壽命損失T的比值。

第14頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)λ>1時，變壓器的老化大于正常老化，預(yù)期壽命縮短；當(dāng)λ<1時，變壓器的負(fù)荷能力未得到充分利用；當(dāng)λ=1時，變壓器有正常的使用壽命，它也是變壓器正常過負(fù)荷運行的主要依據(jù)。

第三節(jié)

變壓器的正常過負(fù)荷

一、變壓器的負(fù)荷能力

變壓器的額定容量即銘牌容量：其含義是在制造廠所規(guī)定的額定環(huán)境溫度下，保證變壓器有正常使用壽命（約20~30年）所能長時間連續(xù)輸出的最大功率。

變壓器的負(fù)荷能力：指變壓器在λ≤1條件下，短時間內(nèi)所能輸出的功率，顯然，它可能超過額定容量。

第15頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月負(fù)荷能力的大小和持續(xù)時間取決于：①變壓器的電流和溫度容許限值；②負(fù)荷變化和周圍環(huán)境溫度以及絕緣老化不超過絕緣的正常老化。

二、負(fù)荷超過額定容量運行時的溫度和電流的限值變壓器的負(fù)荷超過額定容量運行時，將產(chǎn)生不良效應(yīng)，此時要求其電流和有關(guān)部分的溫度不超過表9-2的規(guī)定。

三、等值空氣溫度

1.平均溫度δav不能表示變化的溫度對絕緣老化的影響變壓器的絕緣老化速度與繞組溫度呈指數(shù)函數(shù)非線性關(guān)系，在高溫時絕緣老化的加速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低溫時絕緣老化的延緩。2.等值空氣溫度（能表示變化的溫度對絕緣老化的影響）等值空氣溫度δeq

：指某一空氣溫度，如果在一定時間間隔內(nèi)維持此溫度和變壓器所帶負(fù)荷不變，變壓器所遭受的絕緣老化等于空氣溫度自然變化時的絕緣老化。第16頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月τ——繞組熱點對環(huán)境的溫升，負(fù)荷恒定時為一常數(shù)。

化簡得兩邊取對數(shù)得空氣溫度的日或年的自然變化近似地認(rèn)為是零軸被抬高的正弦曲線（例如季節(jié)的影響，冬、夏季空氣溫度出現(xiàn)峰值，春、秋季溫度適中），即第17頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月式中δav——T時間間隔內(nèi)的平均空氣溫度；Δδ——最高溫度和最低溫度之差。

代入可以計算出

從上式可以看出，等值空氣溫度高于平均空氣溫度一個數(shù)值，這是由于高溫時絕緣老化加速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低溫時絕緣老化延緩的結(jié)果。

我國廣大地區(qū)的年等值空氣溫度為20℃，則繞組最熱點溫度為：65℃+13℃+20℃=98℃。所以我國變壓器的額定容量不必根據(jù)氣溫情況加以修正，冬夏壽命損失自然補償，就可以有正常的使用壽命，但在考慮變壓器的過負(fù)荷能力時應(yīng)考慮等值空氣溫度的影響。

３.結(jié)論第18頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月日有功負(fù)荷曲線a）曲線圖b）梯形圖四、等值負(fù)荷的計算

將實際負(fù)荷曲線先化為多階段負(fù)荷曲線的方法，如下圖所示：第19頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月實際負(fù)荷曲線先化為多階段負(fù)荷曲線（如圖9-5所示），再將其歸算為兩段式等值負(fù)荷曲線：欠負(fù)荷段曲線和過負(fù)荷段曲線。

依據(jù)等值發(fā)熱原理，欠負(fù)荷段的等

值負(fù)荷系數(shù)按下式計算：

I1、I2、…、In——各欠負(fù)荷段電流標(biāo)幺值；t1、t2、…、tn——各欠負(fù)荷段的時間。

圖9-5多階段負(fù)荷曲線

等值負(fù)荷的計算方法：第20頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月五、變壓器的正常過負(fù)荷1.原則：不增加變壓器壽命損失，即平均相對老化率λ≤1。2.理論依據(jù)：等值老化原則，壽命損失相互補償。3.正常過負(fù)荷是有計劃的、主動實施的過負(fù)荷。

為了簡化計算，實際運行中，常采用查正常過負(fù)荷曲線的方法確定過負(fù)荷值。其中日等值空氣溫度為20℃時的自然油循環(huán)和強迫油循環(huán)變壓器的過負(fù)荷曲線如圖9-6a和圖9-6b所示。圖中圖中K1和K2分別表示兩段式負(fù)荷曲線中的欠負(fù)荷系數(shù)和過負(fù)荷倍數(shù)，T為過負(fù)荷的容許持續(xù)時間。自然油循環(huán)變壓器的過負(fù)荷倍數(shù)不能超過1.5,強迫油循環(huán)變壓器的過負(fù)荷倍數(shù)不能超過1.3，也即圖中虛線部分。

利用正常過負(fù)荷曲線確定過負(fù)荷倍數(shù)的方法：1）將實際連續(xù)變化的負(fù)荷曲線化為多段式負(fù)荷曲線。2）按式（9-16）將多段式負(fù)荷曲線歸算為兩段式等值負(fù)荷曲線,計算出欠負(fù)荷系數(shù)K1。

第21頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月3）根據(jù)K1和過負(fù)荷時間T，從圖9-6中過負(fù)荷曲線上查出過負(fù)荷倍數(shù)K2。

圖9-6正常過負(fù)荷曲線（日等值空氣溫度+20℃）a)自然油循環(huán)變壓器

b)強迫油循環(huán)變壓器第22頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月【例9-3】如果例9-1中變壓器容量為10000kVA，利用過負(fù)荷曲線，求變壓器歷時4h的過負(fù)荷值。

解由例9-1圖可知欠負(fù)荷系數(shù)為0.7,過負(fù)荷時間為4h，查圖9-6a曲線得過負(fù)荷倍數(shù)K2=1.29

過負(fù)荷值為1.29×10000kVA=12900kVA

【例9-4】

某自然油循環(huán)變壓器，當(dāng)?shù)厝盏戎悼諝鉁囟葹?0℃，負(fù)荷曲線如圖9-5所示，求歷時4h的過負(fù)荷倍數(shù)。

解依等值發(fā)熱得查圖9-6a曲線得過負(fù)荷倍數(shù)得K2=1.33。

第23頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)變壓器的事故過負(fù)荷系統(tǒng)發(fā)生局部故障或變電所的某臺變壓器故障被切除，使部分不能切除的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其它變壓器上時，這些變壓器的負(fù)荷會超過正常過負(fù)荷值很多，稱為事故過負(fù)荷或短期急救負(fù)載。

1.制定原則：在事故情況下，保證不間斷供電、避免停電造成更大的損失是首要任務(wù)，防止變壓器壽命損失加速是次要的，所以，事故過負(fù)荷是以犧牲變壓器正常使用壽命為代價的。2.具體要求：

事故過負(fù)荷時，λ可能遠(yuǎn)大于1，絕緣老化加速，為了防止嚴(yán)重影響變壓器的使用壽命，事故過負(fù)荷時繞組最熱點溫度不得超過140℃，電流不得超過額定電流的2倍。

事故過負(fù)荷后應(yīng)加強冷卻，盡快轉(zhuǎn)移負(fù)荷或減負(fù)荷，使變壓器盡快回到正常過負(fù)荷范圍內(nèi)。

繞組最熱點溫度等于熱點溫升加上環(huán)境溫度，如果繞組最熱點溫度超過表9-2的數(shù)值，則這種事故過負(fù)荷是不允許的。

第24頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

表9-3中列出了我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的自然油循環(huán)中、大型電力變壓器事故過負(fù)荷1h的日壽命損失天數(shù)（以“正常日”數(shù)表示，即一個“正常日”壽命損失等效于變壓器在環(huán)境溫度20℃及額定負(fù)載條件下，運行1天）。表中K1表示事故過負(fù)荷前等值負(fù)荷系數(shù)，K2表示事故過負(fù)荷倍數(shù)，表中“＋”符號表示即使在最低環(huán)境溫度下也不容許運行。表中列出的是環(huán)境溫度為+20℃時的日壽命損失（天），如果環(huán)境溫度不等于20℃，應(yīng)分別乘以表9-4中所列的修正系數(shù)。

環(huán)境溫度/℃403020100-10-20-25校正系數(shù)103.210.320.10.0320.010.0055表9-4環(huán)境溫度不同于+20℃時的校正系數(shù)第25頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月表9-3自然油循環(huán)中、大型電力變壓器事故過負(fù)荷1h的日壽命損失（天）和繞組熱點溫升（單位:℃）K2

K10.250.50.70.80.91.01.11.21.31.41.51.11.21.31.41.51.61.71.81.92.00.003580.005660.011740.024820.059910.1531000.4181101.211203.6513011.61410.009640.014710.026790.055880.128970.3241060.8751152.501257.5213623.81470.038710.053780.084860.158950.3421040.8271132.171226.1113218.214357.11540.100750.128830.185910.317990.6411081.481173.8112710.613731.214797.31580.306800.363870.477950.7331041.351122.921227.2013119.514157.01521761621.08851.21931.461002.001093.251186.4012714.813638.91461111573411684.30914.66985.291066.561149.3612316.213234.014284.015223316270117320.510422.411225.712032.712948.713889.414820115852716815401791081191191271381361801452811555491651310175++631134695143821152110016118001713730182++4040150448015953601697400179++++第26頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月【例9-5】某中型自然油循環(huán)變壓器，環(huán)境溫度為+30℃，事故前K1=0.7，事故后K2=1.5，求運行1h的日壽命損失和繞組熱點溫度。解根據(jù)已知條件查表9-3和表9-4，得運行1h的日壽命損失為：0.342×3.2=1.09(天)繞組熱點溫度為：(104+30)℃=134℃，繞組熱點溫度小于140℃，可以按K2過負(fù)荷運行。

第27頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)自耦變壓器的工作原理與運行

一、自耦變壓器的工作原理

如圖9-7a所示。自耦變壓器由兩個繞組串聯(lián)組成一次繞組bd，匝數(shù)為N1，其中一個繞組又作為變壓器的二次繞組cd，匝數(shù)為N2，稱為“公共繞組”，為一二次側(cè)所共有。屬于一次繞組且與公共繞組串聯(lián)的繞組bc，匝數(shù)為N1-N2，稱為“串聯(lián)繞組”。

圖9–7自耦變壓器原理圖

a)等效電路b)結(jié)構(gòu)第28頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月1．自耦變壓器的容量關(guān)系（1）電壓及電流關(guān)系1)電壓關(guān)系:自耦變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的電壓比k12

2)電流關(guān)系電路關(guān)系：磁路耦合關(guān)系：根據(jù)以上電路和磁勢關(guān)系可得

公共繞組電流與一次（或串聯(lián)繞組）電流之間的關(guān)系為：第29頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

一次（或串聯(lián)繞組）電流與二次電流之間的關(guān)系為：

公共繞組電流與二次電流之間的關(guān)系為：（2）自耦變壓器的額定容量和標(biāo)準(zhǔn)容量根據(jù)電壓及電流關(guān)系，自耦變壓器傳輸?shù)墓β蕿橛呻娐穫鬟f由磁路傳遞第30頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月——電流相量的共軛相量。

自耦變壓器的額定容量(額定通過容量)：

公共繞組的容量(標(biāo)準(zhǔn)容量)：通過電磁感應(yīng)傳輸?shù)淖畲蠊β?，?/p>

串聯(lián)繞組的容量為可見串聯(lián)繞組的容量與公共繞組的容量相等。第31頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月2．自耦變壓器的效益系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)容量與額定容量之比，稱為自耦變壓器的效益系數(shù)Kb，即

Sa=KbSN<SN

，即自耦變壓器與同容量的普通變壓器相比，有較小的繞組容量，因此所用鐵心材料省，尺寸小，重量輕，造價較低，極限制造容量大，具有較好的經(jīng)濟效益。

電壓比k12越小，Kb越小，繞組容量越小，采用自耦變壓器經(jīng)濟效益越顯著。為保證自耦變壓器的經(jīng)濟效益，

應(yīng)使其變比k12≤3。

3．自耦變壓器的過電壓問題的提出:高壓與中壓繞組有電路的直接連接，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過電壓時，它可以通過串聯(lián)繞組進(jìn)入公共繞組和中壓系統(tǒng)，當(dāng)中壓側(cè)發(fā)生過電壓時，它可以進(jìn)入串聯(lián)繞組和高壓系統(tǒng)。(顯然Kb<1)第32頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月k12越大，過電壓倍數(shù)越大，例如220/110kV自耦變的中壓側(cè)的過電壓倍數(shù)為2.64，過電壓值為

1)為使其絕緣免遭損壞，自耦變壓器高壓和中壓側(cè)出口端都必須裝設(shè)避雷器進(jìn)行保護。避雷器必須裝設(shè)在自耦變壓器和連接自耦變壓器的隔離開關(guān)之間，當(dāng)自耦變壓器某側(cè)斷開時，該側(cè)避雷器仍與自耦變壓器保持連接。

2)自耦變壓器的中性點必須直接接地或經(jīng)小電抗接地，以避免高壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生單相接地時，在非接地相的中壓繞組出現(xiàn)過電壓。中性點不接地，當(dāng)高壓電網(wǎng)發(fā)生a相接地時中性點發(fā)生偏移，非接地的b、c相中壓側(cè)相電壓為

第33頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月自耦變壓器的高壓和中壓電壓等級必須是500kV

、330kV、220kV和110kV中之一。4．三繞組自耦變壓器原因：與普通星—星聯(lián)結(jié)變壓器相同，雙繞組自耦變壓器由于鐵心飽和使主磁通呈平頂波形，繞組的感應(yīng)電動勢呈現(xiàn)尖頂波形，含有三次諧波電動勢。使電壓畸變。

第三繞組的作用：1)消除三次諧波；2)減小自耦變壓器的零序阻抗；3)單獨供電，用來連接發(fā)電機、調(diào)相機或引接發(fā)電廠廠用備用電源等。自耦變壓器一般還增設(shè)一個接成三角形的第三繞組，它與串聯(lián)繞組和公共繞組之間只有電磁聯(lián)系。

第三繞組的電壓：一般為6~35kV。第34頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月

第三繞組的容量：1)如果僅用來消除三次諧波，其容量一般為標(biāo)準(zhǔn)容量的1/3左右(為滿足低壓側(cè)短路時的熱穩(wěn)定和電動力穩(wěn)定的要求，容量不能太小)。2)如果還用來連接發(fā)電機、調(diào)相機或引接發(fā)電廠廠用備用電源等，其容量最大等于自耦變壓器的標(biāo)準(zhǔn)容量。

二、自耦變壓器的運行方式｛運行方式自耦運行方式(第三繞組空載)聯(lián)合運行方式(三個繞組均有功率通過，情況復(fù)雜)最典型的聯(lián)合運行方式有以下兩種方式：1．運行方式一高壓側(cè)同時向中壓和低壓側(cè)（或中壓和低壓側(cè)同時向高壓側(cè)）傳輸功率，如圖9-9a所示。

第35頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)串聯(lián)繞組1)串聯(lián)繞組電流為自耦方式與變壓方式之和，即

由取電壓為參考量可求得第36頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月由低壓側(cè)功率得歸算到高壓側(cè)的電流為2)功率當(dāng)中、低壓側(cè)功率因數(shù)相等時，有第37頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)公共繞組1)電流由磁勢平衡得公共繞組中的電流為自耦方式與變壓方式之差，即

2)功率當(dāng)中、低壓側(cè)功率因數(shù)相等時，有第38頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月顯然Ss>Sc，串聯(lián)繞組負(fù)荷較大，最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量的限制，運行中應(yīng)注意監(jiān)視串聯(lián)繞組負(fù)荷。

2．運行方式二中壓側(cè)同時向高壓和低壓側(cè)（或高壓和低壓側(cè)同時向中壓側(cè)）傳輸功率，如圖9-9b所示。

(1)串聯(lián)繞組1)電流只有自耦分量，為2)功率第39頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)公共繞組1)公共繞組電流為自耦方式與變壓方式之和，即

由磁勢平衡可以求出公共繞組中的電流為2)功率第40頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)高、低壓側(cè)功率因數(shù)相等時，有顯然Sc

>Ss，公共繞組負(fù)荷較大，最大傳輸功率受到公共繞組容量的限制，運行中應(yīng)注意監(jiān)視公共繞組負(fù)荷。在此運行方式下運行時，自耦變壓器的容量不能得到充分利用。

三、自耦變壓器的有功功率損耗(選學(xué)內(nèi)容)3.低壓側(cè)同時向高壓和中壓側(cè)傳輸功率或相反限制條件為低壓繞組容量，通過容量最大為標(biāo)準(zhǔn)容量，這時自耦變壓器的效益最低。第41頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月【例9-6】已知容量為150MVA的三相三繞組自耦變壓器，額定電壓為242/121/11kV，容量比為100/100/50，低壓側(cè)接有60MW，功率因數(shù)為0.8的發(fā)電機一臺，各側(cè)功率因數(shù)相等。試求:如果220kV系統(tǒng)向110kV系統(tǒng)傳輸功率75MVA，低壓側(cè)的發(fā)電機還可以向110kV系統(tǒng)傳輸多少功率？解屬高、低壓側(cè)同時向中壓側(cè)送電的運行方式，此運行方式下應(yīng)監(jiān)視公共繞組不能過負(fù)荷，公共繞組負(fù)荷最大為75MVA。串聯(lián)繞組負(fù)荷為由

得

低壓繞組負(fù)荷為即低壓側(cè)的發(fā)電機還可以向110kV系統(tǒng)傳輸?shù)墓β蕿?7.5MVA。自耦變壓器的輸出功率達(dá)不到其額定容量。

第42頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)變壓器的并列運行

變壓器并列運行的優(yōu)點1)提高供電可靠性：通常采用兩臺及以上的變壓器并列運行，當(dāng)一臺變壓器因故障退出運行，其他變壓器仍可繼續(xù)供電。2)可滿足經(jīng)濟運行的需要：在低負(fù)荷時，可以使部分變壓器退出運行，以減少電能損耗。1)電壓比相等；2)短路阻抗相等；3)繞組連接組別相同。

變壓器的理想并列運行條件為

1.電壓比不同的變壓器并列運行設(shè)兩臺變壓器的變比為第43頁，課件共53頁，創(chuàng)作于2023年2月兩臺變壓器的電壓比的幾何均值為圖9-11兩臺變比不同的單相變壓器并列運行如圖9-11所示，當(dāng)并列運行的變壓器一次側(cè)接電源，由于變壓器的電壓比不相等，在二次繞組產(chǎn)生的電動勢不相等，故在二次繞組中產(chǎn)生平衡電流，一次繞組也相應(yīng)的出現(xiàn)平衡電