电力电子课程设计
课题名称：单相变压器二次侧突然短路仿真
分析
院系：
姓名：
学号：
班级：
一. 概述 (1)
1.1. 背景介绍 (1)
1.2. 设计目的 (1)
1.3. 设计要求 (2)
1.3.1. 设计所用方法 (2)
1.3.2. 设计所得结果 (3)
二. 单相变压器短路仿真设计内容 (3)
2.1. 单相变压器突发短路的过程 (3)
2.1.1. 仿真电路 (6)
2.1.2. 模块参数设置 (6)
2.1.3. 仿真结果及分析 (8)
2.2. 当负载为纯电阻时的状况 (10)
2.2.1. 仿真电路 (10)
2.2.2. 模块参数设置 (10)
2.2.3. 仿真结果及分析 (11)
2.3. 电路短路保护的仿真 (12)
2.3.1. 仿真电路 (13)
2.3.2. 模块参数设置： (14)
2.3.3. 仿真结果及分析： (14)
三. 总结 (16)
3.1. 遇到的问题及解决 (16)
3.2. 心得体会 (18)
四. 参考文献 (20)
一. 概述
1.1.背景介绍
当今世界，无论是发达国家还是发展中国家，都不同程度受到变压器安全的困扰。今年夏天，全国先后有19个城市拉闸限电。在国外，美国8月14日的停电事件导致10万多人陷入黑暗，一天停电损失高达300亿美元。随后，英国伦敦也发生了大面积停电事件，数万人受到影响。持续不断的停电事件既影响了人们的日常生活也降低了人们的生活质量。
变压器是电网中的重要设备之一。虽配有避雷器、差动、接地等多重保护，但由于内部结构复杂、电场及热场不均等诸多因素，事故率仍然很高。中国在上个世纪70年代的10年中，110KV及以上变压器的年平均绝缘事故率约为17.66台次，恶性事故重大损失也时有发生。
变压器故障通常是伴随着电弧和放电以及剧烈燃烧而发生，随后电力设备即发生短路或其他故障，轻则机器停转，照明设备熄灭，重则引发火灾造成人员伤亡。因此确保变压器安全稳定运行受到了全世界的广泛关注。
短路问题是电力技术方面的基本问题之一。在发电厂，变电站以及整个电力系统的设计和运行工作中，都必须事先经行短路计算和仿真，以此作为合理选择电气接线，选用有足够热稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体，确定限制短路电流的措施，在电力系统中合理的配置各种继电保护并整定其参数等重要依据。为此，掌握短路发生以后的物理过程以及对短路过程的仿真分析是很有必要的。
1.2.设计目的
（1）熟悉变压器的原理。
（2）巩固，加深，和扩大在本课程和先修课程学到的知识。
（3）将变压器短路的过程用仿真的形式展现，进一步加深对电力系统故障的理解。
（3）通过课程设计，提高对短路后变压器电流的暂态变化的认知，加深对短路
电流对电网造成冲击的理解。
（4）改进电路，尽量减少短路电流对电网冲击，研究如何保护运行中的变压器。（5）初步认知并基本掌握Matlab中simulink的使用及调试方法。
1.3.设计要求
1.3.1.设计所用方法
在本次课程设计中，使用Matlab中的Simulink来对变压器短路的过程经行仿真。出于简化问题的考虑，变压器被设定为单相变压器。运用Simulink依次对单相变压器带阻性和感性负载，单相变压器带阻性负载，单相变压器保护电路经行仿真。仿真电路中各模块名称及提取路径如下表所示。
表1-1仿真电路中各模块名称及提取路径
1.3.
2. 设计所得结果
能基本仿真出单相变压器短路电流变化过程，改进后的电路基本可以起到保护作用。
二. 单相变压器短路仿真设计内容
2.1. 单相变压器突发短路的过程
图2-1变压器基本电路
分析时做如下假设：
（1）结果变压器绕组均折算到同一匝数，即N N 21=:
（2）忽略励磁电流，即00=I ;
（3）当二次短路时，一次侧端电压u 1为电感压降与电阻压降之和，即 r i dt d i L t U u k k m 11
11)sin(+=+=αω 式（1）
式中：L k 为一次侧绕组漏感，M L L L 21221k -+=或ωX L k
k =
L 1，L 2分别为一二次侧绕组自感，M 12为一二次侧间互感，x k 为短路阻抗， x x x k '+=21。r k 为短路漏电阻r r r k '+=21
设短路电流的稳态分量为i k '，暂态分量为i k ''故有i i i k k k ''+'=
通常，变压器在发生短路之前已带有负载。由于负载电流比短路电流小得多，故可忽略负载电流，或者认为短路是在空载情况下发生的，即t=0，i k =0.根据这
个起始条件，且认为
r k < i d L k k k k dt L r i i d k k k k ?-=?'''' 对上式两边积分得 C t L r i k k k +=''ln ae i L tr k k k -='' 稳态分量可以从)sin(11αω+=t U u m 求取 )sin()(22?αωωk k k m k t L r U i -++=' 式中：?k 为短路阻抗角，r L k k k ω?arctan = 设I k 1为稳 态短路电流值，则 Z U L r U I k k k m k 1221))((2=+= ω )sin(21?αωk k k t I i -+=' 因此： ae t I i i i t L r k k k k k k k -+-+=''+'=)sin(21?αω 当t=0时,i k =0，可得 )sin(21?αk k I a --= ])sin()[sin(21e t I i L r t k k k k k k ----+=?α?αω 当r k < k k t k k 式（2） 由式（2）知，突然短路的电流变化情况也与短路发生时的初相位角有关 （1）当?=09α时发生短路，自由分量为0，即突然短路时短路电流立即进入稳 态。此时t I i k k ωsin 21= （2）当?=0α时发生短路，i k 最大，即端电压在进过零值时发生突然短路，短路电流的瞬时值在πω=t 时达到最大I km 即 I K e I I k L r k km k k 112cos 2=?? ? ??-=-πωπ 式中：K 为短路电流的最大值与稳态短路电流的幅值之比，e e K X r L r k k k k πωπ--+=+=11，它主要取决于衰减系数L r k k （时间常数T 的倒数，T=0.03s 到0.05s ） 2.1.1.仿真电路 图2-2负载为电阻电感的变压器短路仿真图 2.1.2.模块参数设置 本电路变压器设置为simulink初始状态的元件，主要设置电源的参数，如图所示： 图2-3突发短路时初相角的设置 突发短路时的 角可以在Phase中设置 图2-4主边断路器为breaker1参数设置 图2-5副边断路器参数设置 负载的参数可以依不同的使用环境设置，本仿真中负载的参数设计为： 图2-6负载参数设置 2.1. 3.仿真结果及分析 仿真结果如图所示 α时发生短路，自由分量为0，即突然短路电流立即进入稳态，如（1）当? =90 图所示 α时突然短路一二次电流仿真波形图2-7单相变压器在? =90 （2）当?=0α时发生短路，i k 最大，即端电压在经过零值时发生突然短路，短 路电流的瞬时值在πω=t 时达到最大值I km 如图所示 图2-8单相变压器在?=0α时突然短路一二次电流仿真波形 短路电流最大可能的瞬时值称为短路电流冲击值。冲击电流主要用于检验电气设备和载流导体在短路电流下的受力是否超过容许值，即所谓的动稳定度。 从仿真图中可以看出电路短路后电流从一个较小的值增大到瞬时电流接近一千甚至几万安。若是电网上的变压器发生这样的故障则会对电网造成极大的冲击。不仅会造成电网其他用户电压不稳，用电的质量差，更重要的是短路后变压器电流过大，可能会造成变压器的烧毁。 2.2. 当负载为纯电阻时的状况 由在负载为电阻电感时的分析结果知 ])sin()[sin(21e t I i L r t k k k k k k ----+=?α?αω 当负载为纯电阻时L k 很小，如果对其理想化处理则0≈L k ，则上式近似为 )sin(21αω+=t I i k k 式（3） 由式（3）知此时电流大小与初相位角无关，电流的自由分量几乎为0，即短路电流立即进入稳态，电流随时间围绕0上下波动。仿真图如下 2.2.1. 仿真电路 图2-9单相变压器在负载为阻性时的仿真电路 2.2.2. 模块参数设置 电路的参数在初相角为?0与?90时波形基本相同。电阻的参数设置如图： 图2-10突然发生短路时的初相角设置 2.2. 3.仿真结果及分析 电路短路电流的仿真结果如图： α时突然短路一二次电流仿真波形图2-11单相变压器在? =0 α时突然短路一二次电流仿真波形图2-12单相变压器在? =90 从仿真图上来看，由于变压器的短路电感几乎为0，但不可彻底消除，所以电流有一个从暂态到稳态的过程，与理论分析基本一致，仿真结果即可说明负载为电阻时的电流变化状况。 2.3.电路短路保护的仿真 从上面的仿真与分析均可看出，在短路时副边与原边的短路电流均较大，容易烧毁变压器，因此如何保护变压器限制短路电流是很重要的。因此我在分析副边短路的状况后，又继续分析了如何保护变压器不会因短路而烧坏。我用如下的仿真电路模拟了一个类似继电器的保护装置。 2.3.1.仿真电路 图2-13改进电路的仿真图 在原电路的基础上，我引入了一个可控开关Breaker3，起到控制副边电路的开关作用，它的控制信号由一个逻辑比较器Relational Operator提供，逻辑比较器起到比较输入的两个信号大小的作用。图中上输入端的信号大小若大于等于下面输入端的信号则逻辑比较器输出1，否则输出0。Breaker3初始状态为闭合，输入控制信号1时断路器Breaker3闭合，否则断开。我用示波器Scope2 来显示控制信号的情况。逻辑比较器的两个信号分别来自于一个均匀等值信号，和一个测量信号。该测量信号来自于副边电路的有效值，由于电流为交流电，不好比较，故用RMS模块测取副边电流的有效值，再用一个保持器将短路变化的电流有效值抽样与另一个常值信号比较，输出逻辑值。 当副边电路发生短路时，保持器抽样出的短路电流的有效值大于比较值，此时逻辑比较器不再输出1信号，变为输出0信号。断路器Breaker3打开，副边的短路边开路，使热量不足以烧毁变压器，保护了变压器。 1.变压器容量计算 P=√3×U×I×COS￠ 一次侧额定电流：Ｉ＝６３００００÷１００００÷１．７３２＝３６．３７Ａ 二次侧额定电流：Ｉ＝６３００００÷400÷１．７３２=909Ａ 【2】变压器电抗的计算 110KV, 10.5除变压器容量；35KV, 7除变压器容量；10KV{6KV}, 4.5除变压器容量。 例：一台35KV 3200KVA变压器的电抗X*=7/3.2=2.1875 MVA 一台10KV 1600KVA变压器的电抗X*=4.5/1.6=2.813 MVA 【3】电抗器电抗的计算 电抗器的额定电抗除额定容量再打九折。 例：有一电抗器 U=6KV I=0.3KA 额定电抗 X=4% 额定容量 S=1.73*6*0.3=3.12 MVA. 电抗器电抗X*={4/3.12}*0.9=1.15 MVA 【4】架空线路及电缆电抗的计算 架空线：6KV，等于公里数；10KV，取1/3；35KV，取 3％0 电缆：按架空线再乘0.2。 例：10KV 6KM架空线。架空线路电抗X*=6/3=2 10KV 0.2KM电缆。电缆电抗X*={0.2/3}*0.2=0.013。 这里作了简化，实际上架空线路及电缆的电抗和其截面有关，截面越大电抗越小。 【5】短路容量的计算 电抗加定，去除100。 例：已知短路点前各元件电抗标么值之和为X*∑=2, 则短路点的短路容量 Sd=100/2=50 MVA。 短路容量单位：MVA 【6】短路电流的计算 6KV，9.2除电抗；10KV，5.5除电抗; 35KV，1.6除电抗; 110KV，0.5除电抗。 0.4KV，150除电抗 例：已知一短路点前各元件电抗标么值之和为X*∑=2, 短路点电压等级为6KV, 则短路点的短路电流 Id=9.2/2=4.6KA。 短路电流单位：KA 【7】短路冲击电流的计算 1000KVA及以下变压器二次侧短路时：冲击电流有效值Ic=Id, 冲击电流峰值ic=1.8Id 1000KVA以上变压器二次侧短路时：冲击电流有效值Ic=1.5Id, 冲击电流峰值ic=2.5Id 例：已知短路点{1600KVA变压器二次侧}的短路电流 Id=4.6KA， 则该点冲击电流有效值Ic=1.5Id,＝1.5*4.6＝7.36KA,冲击电流峰值ic=2.5Id=2.5*406=11.5KA。 可见短路电流计算的关键是算出短路点前的总电抗{标么值}.但一定要包括系统电抗。 变压器工作电流是多少？计算公式怎么列 可以用经验公式：10KV/0.4KV变压器低压侧 I=1.5S(变压器容量*1.5）高压侧 I=0.06S （变压器容量*0.06） 或：I=S/U*cos（变压器容量1000除以电压0.4再乘以功率因数） 你的高压是多少(10KV) 高压电流=1000/1.732/10=57.7A 低压电流=1000/1.732/0.38=1519A 变压器空载特性试验的目的及注意事项 变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。 变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。空载电流用它与额定电流的百分数表示。 1、变压器空载试验的电源容量的选择：保证电源波形失真不超过5%，试品的空载容量应在电源容量的50以下;采用调压起加压，空载容量应小于调压器容量的50%;采用发电机组试验时，空载容量应小于发电机容量的25%。空载试验的试验电压是低压侧的额定电压，变压器空载试验主要测量空载损耗。空载损耗主要是铁损耗。铁损耗的大小可以认为与负载的大小无关，即空载时的损耗等于负载时的铁损耗，但这是指额定电压时的情况。如果电压偏离额定指，由于变压器铁芯中的磁感应强度处在磁化曲线的饱和段，空载损耗和空载电流都会急剧变化，因此，空载试验应在额定电压下进行。 注意：在测量大型变压器的空载或负载损耗时，因为功率因数很低，可达到cosφ小于和等于0.1。所以一定要求采用低功率因数的 瓦特表。 2、空载试验是测量额定电压下的空载损耗和空载电流，试验时高压侧开路，低压侧加压，试验电压是低压侧的额定电压，试验电压低，试验电流为额定电流百分之几或千分之几。 3、通过空载试验可以发现变压器以下缺陷：硅钢片间绝缘不良。铁芯极间、片间局部短路烧损，穿芯螺栓或绑扎钢带、压板、上轭铁等的绝缘部分损坏、形成短路，磁路中硅钢片松动、错位、气隙太大，铁芯多点接地，线圈有匝间、层间短路或并联支路匝数不等、安匝不平衡等，误用了高耗劣质硅钢片或设计计算有误。 电力电子课程设计 课题名称：单相变压器二次侧突然短路仿真 分析 院系： 姓名： 学号： 班级： 一. 概述 (1) 1.1. 背景介绍 (1) 1.2. 设计目的 (1) 1.3. 设计要求 (2) 1.3.1. 设计所用方法 (2) 1.3.2. 设计所得结果 (3) 二. 单相变压器短路仿真设计内容 (3) 2.1. 单相变压器突发短路的过程 (3) 2.1.1. 仿真电路 (6) 2.1.2. 模块参数设置 (6) 2.1.3. 仿真结果及分析 (8) 2.2. 当负载为纯电阻时的状况 (10) 2.2.1. 仿真电路 (10) 2.2.2. 模块参数设置 (10) 2.2.3. 仿真结果及分析 (11) 2.3. 电路短路保护的仿真 (12) 2.3.1. 仿真电路 (13) 2.3.2. 模块参数设置： (14) 2.3.3. 仿真结果及分析： (14) 三. 总结 (16) 3.1. 遇到的问题及解决 (16) 3.2. 心得体会 (18) 四. 参考文献 (20) 一. 概述 1.1.背景介绍 当今世界，无论是发达国家还是发展中国家，都不同程度受到变压器安全的困扰。今年夏天，全国先后有19个城市拉闸限电。在国外，美国8月14日的停电事件导致10万多人陷入黑暗，一天停电损失高达300亿美元。随后，英国伦敦也发生了大面积停电事件，数万人受到影响。持续不断的停电事件既影响了人们的日常生活也降低了人们的生活质量。 变压器是电网中的重要设备之一。虽配有避雷器、差动、接地等多重保护，但由于内部结构复杂、电场及热场不均等诸多因素，事故率仍然很高。中国在上个世纪70年代的10年中，110KV及以上变压器的年平均绝缘事故率约为17.66台次，恶性事故重大损失也时有发生。 变压器故障通常是伴随着电弧和放电以及剧烈燃烧而发生，随后电力设备即发生短路或其他故障，轻则机器停转，照明设备熄灭，重则引发火灾造成人员伤亡。因此确保变压器安全稳定运行受到了全世界的广泛关注。 短路问题是电力技术方面的基本问题之一。在发电厂，变电站以及整个电力系统的设计和运行工作中，都必须事先经行短路计算和仿真，以此作为合理选择电气接线，选用有足够热稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体，确定限制短路电流的措施，在电力系统中合理的配置各种继电保护并整定其参数等重要依据。为此，掌握短路发生以后的物理过程以及对短路过程的仿真分析是很有必要的。 1.2.设计目的 （1）熟悉变压器的原理。 （2）巩固，加深，和扩大在本课程和先修课程学到的知识。 （3）将变压器短路的过程用仿真的形式展现，进一步加深对电力系统故障的理解。 （3）通过课程设计，提高对短路后变压器电流的暂态变化的认知，加深对短路 变压器的空载试验和短路试验 变压器的空载试验指的是通过变压器的空载运行来测定变压器的空载电流和空载损耗。一般说来，空载试验可以在变压器的任何一侧进行。通常将额定频率的正弦电压加在低压线圈上而高压侧开路。为了测出空载电流和空载损耗随电压变化的曲线，外施电压要能在一定范围内进行调节。 变压器空载时，铁芯中主磁通的大小是由绕组端电压决定的，当变压器施加额定电压时，铁芯中的主磁通达到了变压器额定工作时的数值，这时铁芯中的功率损耗也达到了变压器额定工作下的数值，因此变压器空载时输入功率可以认为全部是变压器的铁损。一般电力变压器在额定电压时，空载损耗约为额定容量的0.1%~1%。 变压器的短路试验通常是将高压线圈接至电源，而将低压线圈直接短接。由于一般电力变压器的短路阻抗很小，为了避免过大的短路电流损坏变压器的线圈，短路试验应在降低电压的条件下进行。用自耦变压器调节外旋电压，使电流在0.1~1.3倍额定电流范围变化。原边电流达到额定值时，变压器的铜损相当于额定负载时的铜损，因外施电压较低，铁芯中的工作磁通比额定工作状态小得多，铁损可以忽略不计，所以短路试验的全部输入功率基本上都消耗在变压器绕组上，短路试验可测出铜损。通常电力变压器在额定电流下的短路损耗约为额定容量的0.4%~4%，其数值随变压器容量的增大而下降。 变压器空载试验和负载试验的目的和意义 变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。 变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。空载电流用它与额定电流的百分数表示，即： 进行空载试验的目的是：测量变压器的空载损耗和空载电流；验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足技术条件和标准的要求；检查变压器铁心是否存在缺陷，如局部过热，局部绝缘不良等。 变压器一、二次额定电流计算 容量处电流，系数相乘求。 六千零点一，十千点零六。 低压流好算，容量一倍半。 说明：通常我们说变压器多大，是指额定容量而言，如何通过容量很快算出变压器一、二次额定电流?口诀说明了只要用变压器容量数(千伏安数)乘以系数，便可得出额定电流。 “6 千乘零点1，10千乘点零6”是指一次电压为6千伏的三相变压器，它的一次额定电流为容量数乘0.1，即千伏安数乘0.1。一次电压为10千伏的三相变压器，一次额定电流为容量数乘0.06，即千伏安数乘0.06。以上两种变压的二次侧(低压侧)额定电流皆为千伏安数乘1.5，这就是“低压流好算，容量一倍半”的意思。 已知变压器容量，求其各电压等级侧额定电流 口诀 a ： 容量除以电压值，其商乘六除以十。 说明：适用于任何电压等级。 在日常工作中，有些电工只涉及一两种电压等级的变压器额定电流的计算。将以上口诀简化，则可推导出计算各电压等级侧额定电流的口诀： 容量系数相乘求。 已知变压器容量，速算其一、二次保护熔断体(俗称保险丝)的电流值。 口诀 b ： 配变高压熔断体，容量电压相比求。 配变低压熔断体，容量乘9除以5。 说明： 正确选用熔断体对变压器的安全运行关系极大。当仅用熔断器作变压器高、低压侧保护时，熔体的正确选用更为重要。这是电工经常碰到和要解决的问题。 已知三相电动机容量，求其额定电流 口诀(c)：容量除以千伏数，商乘系数点七六。 说明： (1)口诀适用于任何电压等级的三相电动机额定电流计算。由公式及口诀均可说明容量相同的电压等级不同的电动机的额定电流是不相同的，即电压千伏数不一样，去除以相同的容量，所得“商数”显然不相同，不相同的商数去乘相同的系数0.76，所得的电流值也不相同。若把以上口诀叫做通用口诀，则可推导出计算220、 380、660、3.6kV电压等级电动机的额定电流专用计算口诀，用专用计算口诀计算某台三相电动机额定电流时，容量千瓦与电流安培关系直接倍数化，省去了容量除以千伏数，商数再乘系数0.76。 三相二百二电机，千瓦三点五安培。 常用三百八电机，一个千瓦两安培。 低压六百六电机，千瓦一点二安培。 高压三千伏电机，四个千瓦一安培。 高压六千伏电机，八个千瓦一安培。 (2)口诀c 使用时，容量单位为kW，电压单位为kV，电流单位为A，此点一定要注意。 (3)口诀c 中系数0.76是考虑电动机功率因数和效率等计算而得的综合值。功率因数为0.85，效率不0.9，此两个数值比较适用于几十千瓦以上的电动机，对常用的 10kW以下电动机则显得大些。这就得使用口诀c计算出的电动机额定电流与电动机铭牌上标注的数值有误差，此误差对10kW以下电动机按额定电流先开关、接触器、导线等影响很小。 (4)运用口诀计算技巧。用口诀计算常用380V电动机额定电流时，先用电动机配接电源电压0.38kV数去除0.76、商数2去乘容量(kW)数。若遇容量较大的6kV电动机，容量kW数又恰是6kV数的倍数，则容量除以千伏数，商数乘以0.76系数。 (5)误差。由口诀c 中系数0.76是取电动机功率因数为0.85、效率为0.9 变压器的空载试验和短路试验主要注意哪些问题？ 一、变压器空载试验和负载试验的目的和意义 变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。 变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。空载电流用它与额定电流的百分数表示，即： 进行空载试验的目的是：测量变压器的空载损耗和空载电流；验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足技术条件和标准的要求；检查变压器铁心是否存在缺陷，如局部过热，局部绝缘不良等。 变压器的短路试验就是将变压器的一组线圈短路，在另一线圈加上额定频率的交流电压使变压器线圈内的电流为额定值，此时所测得的损耗为短路损耗，所加的电压为短路电压，短路电压是以被加电压线圈的额定电压百分数表示的： 此时求得的阻抗为短路阻抗，同样以被加压线圈的额定阻抗百分数表示： 变压器的短路电压百分数和短路阻抗百分数是相等的，并且其有功分量和无功分量也对应相等。 进行负载试验的目的是：计算和确定变压器有无可能与其它变压器并联运行；计算和试验变压器短路时的热稳定和动稳定；计算变压器的效率；计算变压器二次侧电压由于负载改变而产生的变化。 二、变压器空载和负载试验的接线和试验方法 对于单相变压器，可采用图1所示的接线进行空载试验。对于三相变压器，可采用图2和图3所示的两瓦特表法进行空载试验。图2为直接测量法，适用于额定电压和电流较小，用电压表和电流表即可直接进行测量的变压器。当变压器额定电压和电流较大时，必须借助电压互感器和电流互感器进行间接测量，此时采用图3接线方式。 变380V低压侧短路电流计算： https://www.doczj.com/doc/c88699143.html,＝6％时Ik＝25*Se https://www.doczj.com/doc/c88699143.html,＝4％时Ik＝37*Se 上式中Uk：变压器的阻抗电压，记得好像是Ucc。 Ik：总出线处短路电流A Se：变压器容量KVA 3。峰值短路电流＝Ik*2.55 4.两相短路电流＝Ik*0.866 5.多台变压器并列运行 Ik＝（S1+S2+。。。。Sn）*1.44/Uk 变压器短路容量-短路电流计算公式-短路冲击电流的计算 一.概述 供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作。为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为 110KV及以上的系统的容量为无限。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。 1.主要参数 Sd三相短路容量(MVA)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动 变压器的空载试验和 短路试验 变压器的空载试验和短路试验 转自：时间：2008年11月14日08:50 1、变压器空载试验和负载试验的目的和意义 变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。 变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。空载电流用它与额定电流的百分数表示，即：进行空载试验的目的是：测量变压器的空载损耗和空载电流；验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足技术条件和标准的要求；检查变压器铁心是否存在缺陷，如局部过热，局部绝缘不良等。 变压器的短路试验就是将变压器的一组线圈短路，在另一线圈加上额定频率的交流电压使变压器线圈内的电流为额定值，此时所测得的损耗为短路损耗，所加的电压为短路电压，短路电压是以被加电压线圈的额定电压百分数表示的： 此时求得的阻抗为短路阻抗，同样以被加压线圈的额定阻抗百分数表示： 变压器的短路电压百分数和短路阻抗百分数是相等的，并且其有功分量和无功分量也对应相等。 进行负载试验的目的是：计算和确定变压器有无可能与其它变压器并联运行；计算和试验变压器短路时的热稳定和动稳定；计算变压器的效率；计算变压器二次侧电压由于负载改变而产生的变化。 2、变压器空载和负载试验的接线和试验方法 对于单相变压器，可采用图1所示的接线进行空载试验。对于三相变压器，可采用图2和图3所示的两瓦特表法进行空载试验。图2为直接测量法，适用于额定电压和电流较小，用电压表和电流表即可直接进行测量的变压器。当变压器额定电压和电流较大时，必须借助电压互感器和电流互感器进行间接测量，此时采用图3接线方式。 图1 单相变压器空载试验接 线图2 三相变压器空 这本身就不是一个简单的事！ 你既然用到短路电流了，就肯定不是初中阶段的计算了吧 所以你就不用找省劲的法子了 当然你也可以找个计算软件嘛就不用自己计算了 供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件. 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多. 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗. 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻. 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流. 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要.一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办?下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法. 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念. 1.主要参数 Sd三相短路容量(MV A)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流 和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 1.短路电压是变压器的一个主要参数，它是通过短路试验测出的，其测量方法是：将变压 器副边短路，原边加压使电流达到额定值，这时原边所加的电压VD 叫做短路电压，短路电压一般都用百分值表示，通常变压器铭牌表示的短路电压就是短路电压VD 与试验时加压的那个绕组的额定电压V e 的百分比来表示的即VD% = VDe/V e × 100% 2. 将变压器二次绕组短接，然后在一次侧绕组施加电压，当二次绕组中的电流达到额定值时，这时一次侧绕组所施加的电压值就是变压器的短路电压。通常用 百分数来表示的，即：短路电压与变压器额定电压值之比的百分数，又叫阻抗电压百分数。 3. 短路电压：将变压器二次绕组短接，在一次侧绕组加电压使一次绕组中电流达额定值， 这时将一次侧绕组所加的电压值与额定电压值之比的百分数，称短路电压百分数(或阻抗电压百分数)。 物理意义： 变压器的短路阻抗值百分比是变压器的一个重要参数,它表明变压器内阻抗的大小，即变压器在额定负荷运行时变压器本身的阻抗压降大小。它对于变压器在二次侧发生突然短路时，会产生多大的短路电流有决定性的意义，对变压器制造价格大小和变压器并列运行也有重要意义。 短路电压是变压器的一个重要特性参数，它是计算变压器等值电路及分析变压器能否并列运行和单独运行的依据，变压器二次侧发生短路时，将产生多大的短路电流也与阻抗电压密切相关。因此，它也是判断短路电流热稳定和动稳定及确定继电保护整定值的重要依据。 由于这些特点，于是短路阻抗值习惯使用百分比数值。 如果在某些场合需要使用实际数值计算，当然要换算，其公式为：X=Uk%*Un平方 *1000/(100Sn) 变压器短路电压百分比： 例如一台220W220V/36V的变压器，额定输入电流为220W/220V=1A。短路36V一侧，在220V一侧输入交流电，使输入电流达到1A，测量此时的输入电压，如果测量值为11V，他与额定电压的比值为11/220=0.05，用百分数表示则为：100×0.05/100=5/100=5%。 4. 三相变压器的空载和短路实验 一、实验目的 1、通过空载实验，测定变压器的变比和参数。 2、通过短路实验，测定变压器的变比和参数。 二、实验仪器和设备 三、实验内容及操作步骤 1、测定变比 （1）实验线路如图1所示，被测变压器选用DJ12 三相三线圈心式变压器，额定容量 A 2V 152/152/15P N ?=，5V 220/63.6/5U N =，.6A 0.4/1.38/1I N =I ，Y/△/Y 接法。实验时只用 高、低压两组线圈,低压线圈接电源，高压线圈开路。将三相交流电源调到输出电压为零的位置。开启控制屏上钥匙开关，按下“启动”按钮，电源接通后，调节外施电压27.5V 0.5U U N ==测取高、低线圈的线电压ca bc ab CA BC AB U U U U U U 、、、、、，记录于表1中。 图1 三相变压器变比实验接线图 表1 变比的测定 2、空载实验 (1) 将控制屏左侧三相交流电源的调压旋钮逆时针旋转到底使输出电压为零，按下“停止”按钮,在断电的条件下，按图2接线。变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。 图2 三相变压器空载实验接线图 (2) 按下“启动”按钮接通三相交流电源，调节电压，使变压器的空载电压N 0L 1.2U U =。 (3) 逐次降低电源电压，在N 0.2)U ~(1.2范围内， 测取变压器三相线电压、线电流和功率。 (4) 测取数据时，其中N 0U U =的点必测,且在其附近多测几组。共取数据8-9组记录于表2中。 3、短路实验 (1) 将控制屏左侧的调压旋钮逆时针方向旋转到底使三相交流电源的输出电压为零值。按下“停止”按钮，在断电的条件下，按图3接线。变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。 (2) 按下“启动”按钮，接通三相交流电源，缓慢增大电源电压，使变压器的短路电流 N KL 1.1I I =。 图3 三相变压器短路实验接线图 (3) 逐次降低电源电压，在N 0.3I ~1.1的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及功率。 (4) 测取数据时，其中N KL I I =点必测，共取数据5-6组。记录于表3中。实验时记下周围环境温度(℃)，作为线圈的实际温度。 1） 问题分析的理论基础： 当变压器在额定电压下发生短路时，其短路电流会大大超过其稳定值。稳定的短路电流按下式计算： =K I I Z K %100N 式中： Z K % ----- 短路阻抗百分值； I N -------变压器额定电流。 变压器在短路时是不饱和的，甚至在一次侧所加的电压为额定电压时也不饱和。这种情况可由变压器的T 型等值电路图来说明。变压器是否饱和，则可接等值电路图励磁回路的电压值来估算。在额定负载下，励磁回路的电压与一次电压差别不大，这是因为一次回路的阻抗压降很小。在短路时，励磁回路的电压约等于一次电压的一半，所以变压器不饱和。根据这个关系可以忽略励磁回路，而采用下图所示的简化电路图。 图：计算变压器突发短路电流的连接图和等值电路图 当电压为正弦波时，得出 u L =dt di u +u u r i =U 1m sin （ωt+α） 因为变压器不饱和，可以认为短路电感是个常量。上面的方程式包括右边部分时的特解给出稳态短路电流。 I=)sin()sin()(22 k my k k k m tt I tt L r U ?αω?αωω-+=-++ k ?---一次电压和短路电流之间的相位角：k k K r x arctg =? 上面的方程式不包括右边部分时的能解给出的短路电流的自由分量：u u L t r a n Ae i /.-= 短路电流的完全表达式为 sin m y ua ny u I i i i =+=ω(N n L r Ae t /)-++α 当t=0时，短路电流i u =0, 因为可以认为变压器在短路的瞬间是无负载的。所以 A=-)sin(u m v a I ?- 因而，u u L t r u m v k m v u e a I t I i /)sin()sin(----+=??αω 这样一来，过渡的短路电流包括两部分：稳态分量和非周期分量，后者是按时间常数T=L u /r u 衰减的。电感L u 是与变压器漏磁通相对应的，漏磁通一般比主磁通小得多。所以，短路的时间常数比变压器合闸到线路上的过渡过程的时间常数要小得多，非周期分量的衰减实际上是在几个交流半周期内完成的。 非周期分量电流与外施电压的初相角有关。如果0=-u ?α，即2π ?α==u ，在短路瞬间外施电压通过最大值，此时没有非周期分量，短路电流一开始就等于稳态值。如果,2π ?α=-u 即,2π ?α+=u 在短路瞬间外施电压通过零点，此时非周期分量最大，且当时 间t=1时，其值等于稳态短路电流的幅值。假若在后一情况下，忽略非周期分量的衰减，在稳态分量达到最大值时突发短路电流的幅值将为稳态短路电流幅值的两倍。实际上，非周期分量衰减得非常快，短路电流的幅值小于二倍的稳态短路电流值。 将2π ?α=-u 代入上面的公式，得出 u u n n L t r m y L r m y e I e I I //max )1(---+-=π N k m I Z k I % 1002max = 式中：Z K ---变压器的短路阻抗；n n L r m e k /1π-+=---考虑短路电流非周期分量的系数。 对于大容量的变压器，这个系数等于1.7～１.8;对于小容量的变压器,这个系数等于 1.３～１.4. 按上式计算的短路电流是属于最严重的短路情况,即短路发生在外施电压通过零值的瞬间.一般说来这种情况非常少有,因为在外施电压通过最大值或接近最大值时,在短路的导体之间才产生电弧,表明短路开始.所以,实际上突发短路电流的幅值,一般均小于按上式计算出来的值. 以上是三相短路时的等值电路图。实际上单相和两相短路时，其等值电路图也是相似的，下面说明两相短路时的稳态电流值的计算方法: 设变压器的正序、负序和零序阻抗分别为Z1、Z2和Z0，设短路故障发生在B 、C 两相，则U B =U C =-1/2U A ， 其等值电路如下： 则I A =0，I B =I C ，I 0=1/3（I A +I B +I C ）=0，故计算 电流时不涉及到零序阻抗。所以两相短路电流为： 变压器的空载损耗与空载电流以及短路损耗与短路阻抗的区别 Po空载损耗，即指当以额定频率的额定电压施加于变压器一个绕组的端子上，其余各绕组开路时，变压器所吸收的有功功率，又称为铁损(忽略空载运行 状态下的施压绕组的电阻损耗)。其数值反映变压器空载时所消耗的能量，包括 磁滞损耗和涡流损耗，磁滞损耗与频率成正比，与最大磁通密度的磁滞系数的次方成正比；涡流损耗与频率、最大磁通密度、矽钢片的厚度三者的积成正比。变压器铁芯用硅钢片材料特性、厚度及叠片方式、工艺等直接影响Po数值的大小，Po与参考温度无关。 Io空载电流，指当向变压器的一个绕组施加额定频率的额定电压时，其它绕组开路，流经该绕组线路端子的电流，是变压器不带负载时从电网吸收的电流。对于三相变压器，是流经三相端子电流的算术平均值。其中，较小的有功分量Io(r)用以补偿铁心的损耗，即空载损耗Po，其较大的无功分量Io(x)用于励磁，以平衡铁芯的磁压降。 通常Io以额定电流的百分数表示:Io%=(Io/I N) *100= 0.1~3% 空载损耗的大小和空载电流的大小没有固定的必然联系。对于同规格的同一批次生产的两台变压器空载损耗可以基本相等，而空载电流可以相差很大，从变压器的较度来讲，空载电流对变压器的可靠性基本没有影响，对运行成本稍有增加，但非常小，但是空载电流大的变压器往往噪音比较大，因为变压器铁心的接缝比较大，空载电流的大小主要取决于接缝的大小和变压器的材质好坏。空载损耗主要取决于材质和设计时的磁通密度。 Pk短路损耗，又称额定负载损耗，指当变压器二次绕组短路，一次绕组施 加电压使其电流达到额定值时，变压器从电源吸收的有功功率称为短路损耗，短路损耗也叫铜损。 Uk短路电压，又称阻抗电压、短路阻抗，指当变压器二次绕组短路，一次绕组流通额定电流而需施加的电压。通常Uk以额定电压的百分比表示，即Uk=(Uk/Un)×100% 。 阻抗电压表示变压器内阻抗的大小，是变压器在运行中绕组通过额定电流 第三章变压器实验 3-1单相变压器 一、实验目的 1、通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 2、通过负载实验测取变压器的运行特性。 二、预习要点 1、变压器的空载和短路实验有什么特点实验中电源电压一般加在哪一方较合适 2、在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小 3、如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。 三、实验项目 1、空载实验 测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0) , cosφ0=f(U0)。 2、短路实验 测取短路特性U K=f(I K)，P K=f(I K), cosφK=f(I K)。 3、负载实验 （1）纯电阻负载 保持U1=U N，cosφ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。 （2）阻感性负载 保持U1=U N，cosφ2=的条件下，测取U2=f(I2)。 四、实验方法 1、实验设备 2、屏上排列顺序 D33、D32、D34-3、DJ11、D42、D43 图3-1 空载实验接线图 3 、空载实验 1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图3-1接线。 被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器，其额定容量 P N =77W ，U 1N /U 2N =220/55V ，I 1N /I 2N =。变压器的低压线圈a 、x 接电源，高压线圈A 、X 开路。 2）选好所有电表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。 3）合上交流电源总开关，按下“开”按钮，便接通了三相交流电源。调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U 0= ，然后逐次降低电源电压，在～ 的范围内，测取变压器的U 0、I 0、P 0。 4）测取数据时，U=U N 点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。记录于表3-1中。 A X 变压器实验报告汇总 四川大学电气信息学院 实验报告书 课程名称：电机学 实验项目：三相变压器的空载及短路实验专业班组：电气工程及其自动化105，109班实验时间：2014年11月21日 成绩评定： 评阅教师： 电机学老师：曾成碧 报告撰写： 一、实验目的： 1 用实验方法求取变压器的空载特性和短路特性。 2 通过空载及短路实验求取变压器的参数和损耗。 3 计算变压器的电压变化百分率和效率。 4掌握三相调压器的正确联接和操作。 5 复习用两瓦特法测三相功率的方法。 二．思考题的回答 1.求取变压器空载特性外施电压为何只能单方向调节？不单方向调节会出现什么问题？ 答：因为当铁磁材料处于交变的磁场中时进行周期性磁化时存在磁滞现象。如果不单方向调节变压器外施电压，磁通密度并不会沿原来的磁化曲线下降，所以会影响实验结果的准确性。 2.如何用实验方法测定三相变压器的铜、铁损耗和参数？实验过程中作了哪些假定？ 答：变压器的空载实验中认为空载电流很小，故忽略了铜耗，空载损耗近似等于变压器铁耗Fe P P ≈0，同时忽略了绕组的电阻和漏抗。空载时的铁耗可以直接用两瓦特法测得，根据公式2 003/I P r m ≈可以求得励磁电阻，由003/I U Z m ≈可以求得励磁阻抗，由2 2 k m m r Z X -=可以求得励磁电抗值。 在变压器的短路实验中，由于漏磁场分布十分复杂，故在T 形等效电路计算时，可取k x x x 5.0'21==σσ，且k r r r 5.0'21==。同时由于外加电压低，忽略了铁耗，故假设短路损耗等于变压器铜耗。短路损耗k P 可直接由两瓦特法测得，有公式k k k I P r 2/=可得k r ，k k k I U Z 3/=，故k k k r Z x 22-=。 3.空载和短路实验中，为减小测量误差，应该怎样联接电压接线？用两瓦特 变压器短路电流的实用计算方法 胡浩，杨斌文，李晓峰 （湖南文理学院，湖南常德415000） 基金项目：湖南省科技厅计划项目（2007FJ3046） 1前言 在电力系统中，对于电气设备的选用、电气接线方案的选择、继电保护装置的设计与整定以及有关设备热稳定与动稳定的校验等工作，都需要对变压器的短路电流进行计算。短路电流的计算，一般采用有名制或标幺值算法，再者是应用曲线法。然而,无论哪种方法应用起来都比较繁琐，尤其是对于企业的技术人员与农村的电工，因缺乏相应的技术资料，又不能从变压器铭牌上查到所有计算短路电流的数据，所以想快速算出短路电流值是相当困难的。笔者在多年的实际工作中，依据变压器的基本原理与基本关系式，总结出快速计算短路电流值的实用方法，以满足现场与工程上的需要。 2变压器低压三相短路时高压侧短路电流的计算 变压器的阻抗电压是在额定频率下，变压器低压绕组短接，高压绕组施加逐步增大的电压，当高压绕组中的电流达到额定电流时，所施加的电压为阻抗电压Ud，一般以高压侧额定电压U1N为基础来表示： Ud%=Ud/U1N×100% （1） 由变压器的等值电路可知，低压侧短路后的阻抗折算到高压侧，与高压侧阻抗相加后得总的阻抗Zd，在阻抗电压Ud时，高压绕组电流为额定值I1N， 即： I1N=Ud/Zd （2） 如果高压绕组的电压为U1，则此时高压绕组的电流I1为： I1=U1/Zd （3） 由式（2）和式（3）可得： I1=U1/Ud*I1N （4） 对于单个变压器，其容量远小于电力系统的容量，故可以认为当变压器低压侧出现短路时，高压侧电压不变，即为U1N，代入式（4）就可得到变压器低压侧短路时，高压侧的短路电流I1d： I1d=U1N/Ud*I1N （5） 将式（1）中的Ud代入式（5）得： I1d=I1N/Ud%×100 （6） 而变压器高压绕组的额定电流I1N可表示为： I1N=SN/√3U1N （7） 式中SN———变压器的额定容量 将式（7）代入式（6）可得： I1d=100SN/√3U1NUd% （8） 由式（6）或式（8）可计算出变压器低压三相短路时，高压侧的短路电流值。 3变压器低压三相短路时低压侧短路电流的计算 由于变压器的励磁电流仅为I1N的1%~3%，忽略励磁电流，则高、低压绕组的电流I1、I2与电压U1、 U2的关系为： I1/I2=U2/U1=U2N/U1N 式中 变压器二次侧中性点直接接地称为工作接地，由于中性点直接与大地零电位连接，因此，引出的中性线称为零线，即TN-C系统（三相四线制供电系统）中的PEN线。在三相四线制（380/220V）供电系统中零线的主要作用是： 1、在三项负载不平衡的情况下，零线导通，不平衡电流流回中性点，从而使供电系统的线电压、相电压基本保持平衡； 2、当采用保护接零的电气设备绝缘损坏发生碰壳时，短路电流将通过零线构成回路，由于零线阻抗较小，所以短路电流将很大，它促使保护装置迅速动作以断开电源，从而起到保护作用； 3、零线还是单相220V电气设备的电源回路。 如下图所示，在三相负载不平衡（A相负载最小、B相负载稍大、C相负载最大）的情况下，零线一旦断线，将产生严重后果。 分析如下： 1、当零线在a点发生断线时，凡连接在断开点以后的单相负载，其火线、零线都带电。但没有电压，因此，负载无法正常工作； 2、当零线在b点发生断线时，接在断开点以后的B相（L2）和C相（L3）的单相负载相当于串联后接在B、C两相（380V）上，造成负载大的C相电压低，负载小的B相电压高。如果B相和C相负载一样大，则B相和C相负载各承受电压190V； 3、当零线在c点发生断线时，由于没有零线导通不平衡电流，为维持三相电流的矢量和等于零，其中性点必将向负载大的C相方向位移，造成三相电压不平衡，即负载大的C相电压低，而负载小的A相电压高。三相负载不平衡程度越严重，中性点位移量越大，三相电压不平衡程度也越严重。 4、由于零线断线造成的三相电压畸形，使电气设备工作特性发生变化，电压过低无法工作，电压过高将缩短使用寿命，甚至烧毁设备造成经济损失； 5、零线一旦断线，采用保护接零的电气设备将失去保护；设备一旦漏电，将会造成人身触电。这时，即使设备不漏电，由于零线本身带有危险电压使设备外壳带电，同样会造成人身触电事故。 在低压三相四线制（380/220V）供电系统中，由于单相负载的存在，必然造成三相负载不平衡。为保证零线的安全性和可靠性，规程规定零线电流不得超过相线电流的25%，在主干零线上不得装设开关和熔断器，零线的截面不得小于相线截面的1/2。 变压器的空载试验和短路试验 一、 变压器空载试验和负载试验的目的和意义 变压器的损耗是变压器的重要性能参数，一方面表示变压器在运行过程中的效率，另一方面表明变压器在设计制造的性能是否满足要求。变压器空载损耗和空载电流测量、负载损耗和短路阻抗测量都是变压器的例行试验。 变压器的空载试验就是从变压器任一组线圈施加额定电压，其它线圈开路的情况下，测量变压器的空载损耗和空载电流。空载电流用它与额定电流的百分数表示，即： 100)( %0 0?=N I I I 进行空载试验的目的是：测量变压器的空载损耗和空载电流；验证变压器铁心的设计计算、工艺制造是否满足技术条件和标准的要求；检查变压器铁心是否存在缺陷，如局部过热，局部绝缘不良等。 变压器的短路试验就是将变压器的一组线圈短路，在另一线圈加上额定频率的交流电压使变压器线圈内的电流为额定值，此时所测得的损耗为短路损耗，所加的电压为短路电压，短路电压是以被加电压线圈的额定电压百分数表示的： 100)(%?=N K K U U u 此时求得的阻抗为短路阻抗，同样以被加压线圈的额定阻抗百分数表示： 100)( %?=N K K Z Z Z 变压器的短路电压百分数和短路阻抗百分数是相等的，并且其有功分量和无功分量也对应相等。 进行负载试验的目的是：计算和确定变压器有无可能与其它变压器并联运行；计算和试验变压器短路时的热稳定和动稳定；计算变压器的效率；计算变压器二次侧电压由于负载改变而产生的变化。二、变压器空载和负载试验的接线和试验方法 对于单相变压器，可采用图1所示的接线进行空载试验。对于三相变压器，可采用图2和图3所示的两瓦特表法进行空载试验。图2为直接测量法，适用于额定电压和电流较小，用电压表和电流表即可直接进行测量的变压器。当变压器额定电压和电流较大时，必须借助电压互感器和电流互感器进行间接测量，此时采用图3接线方式。 图1 单相变压器空载试验接线图2 三相变压器空载试验的直接测量 空载试验时，在变压器的一侧（可根据试验条件而定）施加额定电压，其余各绕组开路。 短路试验的接线方式和空载试验的接线基本相似，所不同的是要将非加压的线圈三相短接而不是开路。对于三线圈的变压器，每次试一对线圈（共试三次），非被试线圈应为开路。 短路试验时，在变压器的一侧施加工频交流电压，调整施加电压， 1、变压器短路电流计算法： 例：变压器容量Se=1250KVA ，变比：U1/U2=10/0.4KV ，短路阻抗电压：Uk=6%，计算低压侧三相短路时高低压侧三相短路电流值。 172.2 I A === 21804 I A === 172.2(3)112030.06I I A U k = == 2 1804 (3)23006730.070.06I I A K A U k ==== 2、无功补偿装置容量计算： 例：变压器容量Se=1000KVA ，变比：U1/U2=10/0.4KV ，短路阻抗电压：Uk=6%，额定功率因数cos ￠=0.8，现电力部门要求用户受电侧的功率因数cos ￠1达到0.95，则无功补偿装置应选择多大容量的电容器？ 变压器的额定有功为：*co s 1000*0.8800P e S e K W ?=== 额定无功为：600Q e K V a r === 即当变压器达到额定出力时，将从电网吸收600KVar 的无功功率。 当电力部门要求用户受电侧的功率因数cos ￠1达到0.95， 则有功：*co s 1000*0.95950P e S e K W ?1=== 用户只能从电网吸收无功功率为：312Q e K V a r === 故用户需增加无功补偿电容器的容量为：600-312=288KVar ，故选择的电容器容量为300KVar 2）、空压机If ＝Kx ?cos U 3P e ∑=0.95* 132*1000/1.732*380*0.75=253A 考虑环境温度可能高于30度,根据表3可知选择3*120mm2+2*70mm2铜芯电缆线。 3）、2X135KW 通风机If ＝Kx ?cos U 3P e ∑=0.95* 270*1000/1.732*380*0.8=518A变压器容量、短路、电流计算
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