05 第三章 三相变压器.docx

第1页：三相变压器的磁路系统

三相磁通对称时其代数和为零，任何瞬间中间芯柱磁通为零，故三相心式变压器在结构上可省去中间芯柱，把三个芯柱排列在同一平面上。

第2页：绕组首末端标法与同名端

根据楞次定律，磁通增加时感应电动势所产生的电流，其磁通总是企图阻止原磁通的增加。图中当 dΦ/dt>0 时，两绕组感应电动势瞬时实际方向从 2 指向 1、从 4 指向 3，故 1、3 为同极性端，2、4 为同极性端。

同名端（同极性端）

感应电动势是交变的，对单个绕组而言无极性；但当两个绕组同时链着同一磁通时，感应电动势存在相对极性。某一瞬间高压绕组某端为正电位，低压绕组必定也有一端为正电位，这两个极性相同的端点称为同极性端，用 ● 表示。

同名端的判定

当电流都从同名端流入时，它们产生的磁通方向应该一致。

第3页：同名端判定与三相绕组星形联接

极性检验

对已制成的单相变压器，按规定的接线方式检验：若 UAX=UAa−Uax，则 A 与 a 是同名端；若 UAX=UAa+Uax，则 A 与 x 是同名端。

星形接法（Y 联结）

重合在一起的各点是等电位点；相量图中 ΔABC 为等边三角形，三个顶点按顺时针方向排列（电源为正相序）。

两种标志方式

同名端标为首端为 I,I0 标志（A 与 a 同名端）；异名端标为首端为 I,I6 标志（A 与 X 同名端）。规定绕组电动势正方向从尾端指向首端，国际上采用时钟表示法。

同名端是自然属性、客观存在，而首端与尾端是人为属性，各绕组的极性端与其出线端标志无关。

第4页：三角形联接与联结组时钟表示法

三角形接法（D 联结）

三相绕组依次首尾相连成闭合三角形，三相变压器可接成 Y,y；YN,y；Y,yn；Y,d；YN,d；D,y；D,yn；D,d 等形式。

联结组别

用一次绕组与二次绕组线电动势的相位差表示，不仅与绕组接法有关，也与绕组的标志方法有关。

时钟表示法

把高压绕组线电动势 EAB 看作时钟长针、永远指向 12，低压绕组线电动势 Eab 看作短针，短针指向的数字即为联结组标号的时钟序数，指向 12 时时钟序数为 0。

第5页：Y,y联结与Y,d联结接线图

本页给出四种典型联结组的绕组接线图与电动势相量图：Y,y0 与 Y,y6 为星形—星形联接的两种标志方式，二者线电动势相位相差 180°；Y,d11 与 Y,d1 为星形—三角形联接的两种标志方式。

判定时把低压边电动势位形图平移到高压边电动势位形图内使重心重合，长针指向 12 点，则 oa 指向几点即为联结组号。

第6页：联结组作图步骤与常用联结组标号

作图步骤

• 规定正方向 EXA 从尾端指向首端；
• 作高压边对称电动势相量图及线电动势位形图；
• 按高低压电动势相位关系作出低压边电动势相量图；
• 把低压边位形图平移到高压边位形图内，使重心重合；
• 长针指向 12 点（0 点），则 oa 指向几点即为联结组号。

相量图中 a、b、c 与 A、B、C 三相序应为顺时针方向。Y,y 派生出 0、2、4、6、8、10 六种偶数联结组，Y,d 派生出 1、3、5、7、9、11 六种奇数联结组。电力变压器常用的联结组标号为 Y,yn0；Y,d11；YN,d11；YN,y0；Y,y0。

第7页：三相变压器组Y,y连接的电动势波形

基本概念

磁路饱和时，磁通为正弦波则励磁电流为尖顶波；尖顶波可分解为基波和三次谐波。

YN 联结

三次谐波电流可以流通，励磁电流为尖顶波，铁心中磁通为正弦、电动势也为正弦，是希望得到的结果。

Y 联结

三次谐波电流不能流通，磁化电流只剩正弦波；因磁路饱和，磁通成为平顶波，可分解为基波磁通感应 e1 与三次谐波磁通感应 e3（频率 3f1），逐点相加后合成电动势为尖顶波。

危害

三相变压器组各相磁路独立，三次谐波磁通磁阻小、Φ3 较大，e3 可达 e1 的 50%~60%，电动势波形严重畸变并可能产生过电压危害线圈绝缘，故三相变压器组不能接成 Y,y。

第8页：心式与Y,d连接的波形改善及对称分量法

三相心式变压器 Y,y 连接

虽有三次谐波磁通 Φ3，但三相磁路彼此相关，同相位的 Φ3 在铁心内不能走通，只能走漏磁路，磁阻大、Φ3 被削弱很多，感应 e3 也小，电动势基本由基波构成，不会产生严重过电压，故可采用 Y,y 连接，但容量一般限制在 1800kVA 以下。

三相变压器 Y,d 联结

副边三角形回路内可产生三次谐波环流 i3，与原边正弦励磁电流共同构成尖顶波励磁，从而使磁通正弦、感应电动势正弦。

附加第三绕组

Y,y 连接附加一组 d 连接第三绕组，为三次谐波电流提供通路，保证主磁通正弦、改善电动势波形。

对称分量法

引入算子 a=e^(j120°)=−1/2+j√3/2，一组不对称三相量可以分解为三组对称分量：IA=IA++IA−+IA0。

第9页：对称分量法与零序等效电路

正序与负序

正序、负序等效电路与第二章学过的等效电路完全相同，只是零序等效电路不同。

零序与联结方式

Y 接时零序电流不能流通，从外部看相当于开路；YN 接时零序电流可以流通；d 接时零序电流在内部可以流通，外部零序电流流不进去，从外部看相当于内部短路。

零序与磁路结构

三相心式变压器三相磁路彼此相关，零序磁通不能在铁心内形成闭合磁路，只能经铁心外路径流通，磁阻大、磁通小，故 Z0≪Zm；三相变压器组零序磁通可像正序磁通一样流通，故 Z0=Zm。

第10页：Y,yn带单相负载的对称分量分析

副边 a 相接单相负载 ZL、原边加对称三相电源时，可采用对称分量法把不对称的负载电流分解为正序、负序和零序三组分量，再分别代入各序等效电路求解。

• 负载电流 Ia 分解后满足 Ia+=Ia−=Ia0=Ia/3；
• 由各序等效电路可得 Ia=3UA+/(ZK+Z2+Z0+3ZL)，忽略漏阻抗时可进一步简化。

三相变压器组因 Z0=Zm 很大，单相电流主要受零序阻抗限制，即使 ZL 很小电流也大不起来，仅为励磁电流的三倍左右，因此不能带单相到中线的不对称负载。

第11页：中性点偏移原因与第三章小结

三相心式变压器因 Z0≪Zm，单相电流主要受 ZL 影响，ZL 小则电流可变大，故可以带单相到中线的不对称负载。

Y,yn 联接带不对称负载时出现中性点偏移：副边零序电流产生零序磁通，感应出零序电动势 E0，使各相电压 Ua、Ub、Uc 不再对称。三相变压器组 Zm0 较大，零序电动势大，中性点偏移严重；D,yn 联接则可由另一侧的零序电流产生的零序电动势相平衡。

本章小结：铁心结构构成两种磁路——三相变压器组与三相心式变压器；绕组联结组是重点；空载电动势波形与三相绕组联结方式和磁路系统有关，三相变压器组一般不采用 Y,y 联接；对称分量法用于分析不对称运行，重点理解 Y,yn 联接带不对称负载时的中性点偏移。