第三章 三相变压器及其并联运行

B A C b B C
Σ Ф =0
ФA
ФC
A
a
c
图3.2 三相芯式变压器的磁路系统
特点： （1）各相磁路彼此关联，每相磁通都要通过另外 两相闭合。 （2）当变压器外施电源电压对称时，三相磁通是 对称的； （3）三相空载电流也是对称的。
第二节
三相变压器的连接组别
作用：连接组别用来反映变压器高、低压侧绕 组的连接方式，以及高、低压侧绕组对应线电势的 相位关系。 绕组采用不同的连接方式，变压器的高、低压 侧对应线电势（或电压）的相位关系会不同。 一、同极性端（同名端） 同极性端定义：同极性端是指交链同一磁通的 两个绕组瞬时极性相同的端子，用符号“*”标出。 未标注的两个端子也是同极性端。
c
C
x
z
(b) Y,y0或Y,y12连接组
时钟 12点或0点
A B E AB * * C * B
EA
EB
X a E b ab
EC
Y Z c c
E AB
EB
ZX Y
B/b
Ec Ea a Eb
A
EA
EC
C
顺 时
Ea
*
Eb
Ec
* y (a) *
(b) Y,d11连接组
B/b 顺 时
C
A/a
C
针
C/c
综上所述，三相变压器的连接组别与高、低压 绕组的连接方式、绕组的绕向及端头标志有关。改 变其中任意一个因素，都将影响变压器的连接组别。 三相变压器连接组别的数字共12个，即： （1）当高低压绕组连接方式相同时，连接组别 数字必定为偶数,即0、2、4、6、8、10； （2）高低压绕组连接方式不同时，连接组别数 字必定为奇数，即1、3、5、7、9、11。
E ab
b (b)
A/a
针
C/c
x
z
时钟6点
图3-9 Y,y6连接组
A *
E AB B
*
时钟 12点或0点
C * B
EA
EB
X Y a E ab b * *
EC
Z c *
Ea
Eb
Ec
y
(a) 图3-10
x Eb
z
E AB 时钟 11点 EB z Y b E ab E c XZ c Eb x E A EC y aA Ea
Ea
Eb
Ec
Eab =-Eb
Eb
Ea
Ebc Ec
Eca Ea
x
y
z a,y
b
倒接法
目前，新国标只有顺连接。
四、三相变压器连接组别的确定
连接组别用来反映变压器高、低压侧绕组的连接 方式，以及高、低压侧绕组对应线电势的相位关系。 基本的三相连接方式有：
Y,y连接
D,y连接
N
EAB
B EB Z Y EA E
CA
EBC
EA
EB
EC
X EC C
X
Y
Z
A
三相绕组有中性线的Y形接线图和电动势相量图
2、三角形（D）
D连接是将三相绕组的首尾端顺次连接成闭合回路。
D形连接分为顺接和倒接两种接法。
顺接是顺着电动势正方向按ax-by-cz的顺序连接
Eca Eab a b Ebc c z,a
负 载
图3-12
两台变压器并联运行时电路连接图
k 图中，若两变压器连接组别相同，但变比 k ， 则并联前副边电压 U abI U abII ，并联运行后，副边回路 电压和不等于零，变压器之间会产生环流。
显然，变比差值越大，环流越大。为保证空载运 行时环流不超过额定电流的10%，则变比差
Y,d连接
D,d连接
由于变压器高、低压绕组对应线电势之间的相位 差总是30°的倍数，所以常用“时钟表示法”来表示 其相位关系。
1. 时钟表示法
概念：把高压绕组的线电势相量作为时钟的长 针（分针），固定指向“12”点，对应的低压绕组线 电势相量作为时钟的短针（时针），其所指的钟点 数就是变压器的连接组别号。
2. 理想的并联运行条件 1）各变压器的原、副边的额定电压分别相等，即 变比相等； 2）各变压器的连接组别相同； 3）各变压器的短路电压（短路阻抗标么值）相等， 且短路阻抗角也相等。 由式（2-28）可知，并联变压器短路电压相等，也 就意谓着短路阻抗的相对值也相等，我们称该相对值为 短路阻抗的标幺值，用 Z k 表示。
第三章
三相变压器及其并联运行
三相变压器的磁路系统
第一节
第二节
第三节 第四节 第五节
三相变压器的连接组别
变压器的并联运行 变压器的使用、维护及常 见故障处理方法 变压器的经济运行
第一节
三相变压器的磁路系统
一、三相组式变压器
由三台完全相同的单 相变压器按星形（Y）或三 角形（D）绕组连接而成。
特点： （1）各相磁路各自独立，互不关联； （2）当变压器外施电源电压对称时，三相磁通是 对称的； （3）三相空载电流也是对称的。
E1 E A

X
(a)
a
把交链同一磁通的 高、低压绕组标注成 首端是异极性端形式
(b)
图3-5 绕组首端是异极性端时电势相位关系
重要结论 对于交链同一磁通的两个绕组：
（1）首端是同极性端时，两个绕组的电势同相位；
（2）首端是异极性端时，两个绕组的电势反相位。
三、三相变压器高、低压绕组的连接方法 1、星形（Y） 以高压侧为例， Y形连接是将三相绕组的尾端X、 Y、Z连接在一起，而把它们的三个首端A、B、C分别 引出。 E
*
*
E1

E1
*

E2Βιβλιοθήκη E2* E1 E 2
*

*
*
E1
E2
(a) 图3-3
(b)
(c)
(d)
同极性端的确定和电势相位关系
由前可知，从星端指向非星端，高、低压绕组 E E 的电势 E1、 2 都滞后磁通 90°，所以 E1 、 2始终 同相位，如图3-3(c)所示。 若不画具体绕组，也可直接确定出、同相位， 如图3-3（d）所示。
为了使用和制造上的方便，我国国家标准只生 产下列五种标准连接组别的变压器，即： Y,yn0；Y,d11；YN,d11；YN,y0；Y,y0 其中以前三种最为常用。 Y,yn0连接组的低压侧可引出中性线，成为三 相四线制，用作配电变压器时可兼供动力和照明负 载。 Y,d11连接组用于低压侧超过400V的线路中。 YN,d11连接组主要用于高压输电线路中，使电 力系统的高压侧中性点有可能接地。 对于单相变压器，标准连接组别为I,I0。
变压器并联运行时必须满足一定的条件，若不满足 这些条件将对变压器本身和电力系统产生不良影响。 一、理想的并联运行条件 1. 理想的并联运行状态 1）空载运行时，各变压器副边绕组之间没有环流。 因为环流会使损耗增加，而且还占用设备容量。 2）负载运行时，各变压器的负载系数相等。即各 变压器所带负载的大小与各自的容量成正比，使各台变 压器的容量都能得到充分利用。 3）负载运行时，各变压器对应相的电流相位相同， 这样总负载电流等于各变压器负载电流的代数和。
第一节
三相变压器的磁路系统
二、三相芯式变压器
ФB B A B C
Σ Ф =0
ФA
ФC
A
b
C
a
c
图3.2 三相芯式变压器的磁路系统
三相芯式变压器是由三相组式变压器演变而来的。 由于三相磁通对称，其中间铁芯柱磁通相量为零 （三相磁通之和），因此可省去中间铁芯柱，再将 三个铁芯柱安排在同一平面上。
ФB
2、绕组相电动势的表示方法 正方向： 高压绕组 首端A、B、C 末端X、Y、Z。 低压绕组 首端a、b、c 末端x、y、z。 符 号： E E E 高压绕组 E AX 、 E BY 、 CZ 或 E A 、 B 、 C 低压绕组 E ax 、 E by 、 E cz 或 E a 、E b 、E c
3、同极性端对两绕组电势相位关系的影响
A
E A E1
* *
a
E2
Ea
E2 Ea

E1 E A
X
(a)
x
(b)
把交链同一磁通的 高、低压绕组标注成 首端是同极性端形式
图3-4 绕组首端是同极性端时电势相位关系 E
a
A
EA
*
*
x
E2
Ea
E1
E2
uk % U kN I Z Zk 100 1 N k 100 U1N U 1N U 1 N I1 N
Zk 100 Z k* 100 Z1N
二、不满足并联条件时的运行分析 1. 变比不等时的情况
变压器Ⅰ
U AB U abI
～
U AB
变压器Ⅱ
U abII
kI kII k 1％ kI k II
△ 2
U
U20a
U20b
2. 连接组别不同时的情况 连接组别不同的变压器，即 30 使原、副边额定电压相同，如果 并联运行，则由连接组别分析可 图3-13 Y,y0和Y,d11并 知，副边电压相量差至少 30 联时副边电压差并联 （Y,y0和Y,d11并联），此时副 30 边线电压差为 U 2 U 20a U 20b 2U 20a sin 0.518U 20
二、绕组首末端标志和同极性端对两绕组电 势相位关系的影响 1、 绕组首末端标志
线圈名称 高压绕组 低压绕组
单相变压器