第4章 三绕组变压器

三绕组变压器、自耦变压器和互感器§4-1 三绕组变压器¾什么是三绕组变压器在同一铁心柱上绕上一个原绕组、两个副绕组或两个原绕组一个副绕组。

具有U1/U2/U3三种电压的变压器叫三绕组变压器。

三绕组变压器一般采用同心式绕组，铁心为心式结构。

每个铁心柱上都套着高压、中压和低压三个绕组，为了绝缘方便，高压绕组放在最外边。

对于降压变压器，中压绕组放在中间，低压绕组靠近铁心柱。

对于升压变压器，为了使磁场分布均匀，漏电抗分配合理，以保证较好的电压调整率、提高运行性能，将中压绕组放在靠近铁心柱，低压绕组放在中间。

¾三绕组变压器的分类和用途{单相三绕组变压器分类：三相三绕组变压器用途：1）变电站中利用三绕组变压器由两个系统向一个负载供电，如图所示。

2）发电厂利用三绕组变压器将发出的电能采用两种电压输送到不同的电网，如图所示。

容量：在三绕组变压器中，由于两个副绕组一般不同时达到满载，根据供电实际需要，三个绕组的容量可以设计成不相等。

这时，三绕组变压器的额定容量是指三个绕组中容量最大的一个绕组的容量。

为了使产品标准化起见，一般三个绕组的容量配合有下列三种，供使用单位选择。

高压中压低压NS NS N S N S N S NS N S N S 5.0N S 5.0注意：由于三绕组变压器各绕组的额定容量可能不相等，用标幺值计算时，各绕组必须采用相同的容量基值。

标准联结组：根据国家标准规定。

三相三绕组电力变压器的标准联结组有YN,yn0,d11 和YN,yn0,y0 。

单相三绕组变压器的标准联结组为I, I0, I0 。

¾三绕组变压器的基本方程式、等效电路、运行性能推导、分析方法与双绕组变压器类似，不予详细介绍。

如果保持两个绕组的额定电压和额定电流不变，把原绕组和副绕组顺极性串联起来作为新的原边，而副绕组还同时作为副边，它的两个端点接到负载阻抗Z，便演L变成了一台降压自耦变压器。

如图所示。

第4章思考题及答案4-1 变压器能否对直流电压进行变换？答：不能。

变压器的基本工作原理是电磁感应原理，如果变压器一次绕组外接直流电压，则在变压器一次绕组会建立恒定不变的直流电流i1，则根据F1= i1N1，我们知道直流电流i1会建立直流磁动势F1，该直流磁动势F1就不会在铁芯中产生交变的磁通，也就不会在二次绕组中产生感应电动势，故不会在负载侧有电压输出。

4-2变压器铁芯的主要作用是什么？其结构特点怎样？答：变压器铁芯的作用是为变压器正常工作时提供磁路，为变压器交变主磁通提供流通回路。

为了减小磁阻，一般变压器的铁芯都是由硅钢片叠成的，硅钢片的厚度通常是在0.35mm-0.5mm之间，表面涂有绝缘漆。

4-3为分析变压器方便，通常会规定变压器的正方向，本书中正方向是如何规定的？答：变压器正方向的选取可以任意。

正方向规定不同，只影响相应变量在电磁关系中的表达式为正还是为负，并不影响各个变量之间的物理关系。

变压器的一次侧正方向规定符合电动机习惯，将变压器的一次绕组看成是外接交流电源的负载，一次侧的正方向以外接交流电源的正方向为准，即一次侧电路中电流的方向与一次侧绕组感应电动势方向相同；而变压器的二次侧正方向则与一次侧规定刚好相反，符合发电机习惯，将变压器的二次绕组看成是外接负载的电源，二次侧的正方向以二次绕组的感应电动势的正方向为准，即二次侧电路中电流方向与二次侧负载电压方向相同。

感应电动势的正方向和产生感应电动势的磁通正方向符合右手螺旋定理，而磁通的正方向和产生该磁通的电流正方向也符合右手螺旋定理。

各个电压变量的正方向是由高电平指向低电平，各个电动势正方向则由低电平指向高电平。

4-4 变压器空载运行时，为什么功率因数不会很高？答：变压器空载运行时，一次绕组电流就称为空载电流，一般空载电流的大小不会超过额定电流的10%，变压器空载电流∙0I可以分为两个分量：建立主磁通∙mφ所需要的励磁电流∙μI 和由磁通交变造成铁损耗从而使铁芯发热的铁耗电流∙FeI 。

三绕组变压器工作原理
三绕组变压器是一种特殊的变压器，它采用了三个绕组，即主绕组、副绕组和第三绕组。

三绕组变压器的工作原理如下：
1. 主绕组：主绕组是输入电源与输出电源之间的传输媒介。

当输入电源施加在主绕组上时，会产生一个磁场。

2. 副绕组：副绕组是输出电源与输入电源之间的传输媒介。

当主绕组上的磁场变化时，会在副绕组中产生感应电动势。

该感应电动势的大小与主副绕组的匝数比有关。

3. 第三绕组：第三绕组也是输出电源与输入电源之间的传输媒介。

它通常采用较少的匝数，使得输出电流较大，从而提高变压器的输出功率。

综上所述，三绕组变压器的工作原理是通过主绕组的磁场变化，引起副绕组和第三绕组中的感应电动势，实现输入电源到输出电源的转换。

其中，通过调整主副绕组的匝数比和第三绕组的匝数，可以实现输入电压和输出电压的变换。

第四章 三相变压器练习题填空题（1）三相变压器组的磁路系统特点是 。

（2）三相心式变压器的磁路系统特点是 。

（3）三相变压器组不宜采用Y,y 联接组，主要是为了避免 。

（4）为使电压波形不发生畸变，三相变压器应使一侧绕组 。

（5）大容量Y/y 联接的变压器，在铁心柱上另加一套接成形的附加绕组，是为了 。

（6）变压器的联接组别采用时钟法表示，其中组别号中的数字为钟点数，每个钟点表示原、副边绕组对应线电势相位差为 。

（7）单相变压器只有两种联接组，分别是 和 。

（8）三相变压器理想并联运行的条件是 ， ， 。

（9）并联运行的变压器应满足 ， ， 的要求。

（10）变比不同的变压器不能并联运行，是因为 。

（11）两台变压器并联运行时，其负荷与短路阻抗 。

（12） 不同的变压器绝对不允许并联运行。

（14）短路阻抗标幺值不等的变压器不能并联运行，是因为 。

（15）一台Y/Δ-11和一台Δ/Y -11联接的三相变压器 并联运行。

（16）一台0/12Y Y -和一台0/8Y Y -的三相变压器，变比相等，经改接后 并联运行。

（1）各相主磁通有各自的铁心磁路（2）各相磁路彼此相关（3）变压器在磁路饱和情况下的相电动势波形畸变，（4）接成Δ（5）防止相电动势波形发生畸变，（6）30°的整数倍，（7）Ii0，Ii6（8）各变压器变比相等:各变压器联结组标号相同;各并联变压器的短路电压标幺值相等，短路阻抗角也相等。

（9）变压器一、二次额定电压的误差不大于0.5%；变压器联结组标号相同；各并联变压器的短路阻抗标幺值相差不超过10%（10）产生环流使变压器烧毁（11）标幺值成反比分配（12）组别（14）负载分配不合理，不能发挥并联运行的容量水平（15）能（16）能选择题（1）三相心式变压器各相磁阻 。

A ．相等B ．不相等，中间相磁阻小C ．不相等，中间相磁阻大（2）要得到正弦波形的感应电势，则对应的磁通波形应为 。

第 3 章3.1 三相变压器组和三相心式变压器在磁路结构上各有什么特点？答：三相变压器组磁路结构上的特点是各相磁路各自独立，彼此无关；三相心式变压器在磁路结构上的特点是各相磁路相互影响，任一瞬间某一相的磁通均以其他两相铁心为回路。

3.2三相变压器的联结组是由哪些因素决定的？答：三相变压器的联结组是描述高、低压绕组对应的线电动势之间的相位差，它主要与（1）绕组的极性（绕法）和首末端的标志有关；（2）绕组的连接方式有关。

3.4 Y ，y 接法的三相变压器组中，相电动势中有三次谐波电动势，线电动势中有无三次谐波电动势？为什么？答：线电动势中没有三次谐波电动势，因为三次谐波大小相等，相位上彼此相差003601203=⨯，即相位也相同。

当采用Y ，y 接法时，线电动势为两相电动势之差，所以线电动势中的三次谐波为零。

以B A ,相为例，三次谐波电动势表达式为03.3.3.=-=B A AB E E E ，所以线电动势中没有三次谐波电动势。

3.5变压器理想并联运行的条件有哪些？答：变压器理想并联运行的条件有：（1） 各变压器高、低压方的额定电压分别相等，即各变压器的变比相等；（2） 各变压器的联结组相同；（3） 各变压器短路阻抗的标么值Z k *相等，且短路电抗与短路电阻之比相等。

上述三个条件中，条件（2﹚必须严格保证。

3.6 并联运行的变压器，如果联结组不同或变比不等会出现什么情况？ 答：如果联结组不同，当各变压器的原方接到同一电源，副方各线电动势之间至少有30°的相位差。

例如Y ，y0和Y ，d11两台变压器并联时，副边的线电动势即使大小相等，由于对应线电动势之间相位差300，也会在它们之间产生一电压差U ∆， 如图所示。

其大小可达U ∆=U N 22sin15°=0.518U N 2。

这样大的电压差作用在变压器副绕组所构成的回路上，必然产生很大的环流（几倍于额定电流），它将烧坏变压器的绕组。

第四章电气主接线4—1 对电气主接线的基本要求是什么?答：对电气主接线的基本要求是：可靠性、灵活性和经济性.其中保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。

灵活性包括：操作、调度、扩建的方便性。

经济性包括：节省一次投资，占地面积小，电能损耗少。

4-2 隔离开关与断路器的区别何在？对它们的操作程序应遵循哪些重要原则？答：断路器具有专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流,故用来作为接通和切断电路的控制电器.而隔离开关没有灭弧装置,其开合电流极小，只能用来做设备停用后退出工作时断开电路。

4—3 防止隔离开关误操作通常采用哪些措施？答：为了防止隔离开关误操作,除严格按照规章实行操作票制度外，还应在隔离开关和相应的断路器之间加装电磁闭锁和机械闭锁装置或电脑钥匙。

4-4 主母线和旁路母线各起什么作用?设置专用旁路断路器和以母联断路器或者分段断路器兼作旁路断路器，各有什么特点？检修出线断路器时,如何操作？答：主母线主要用来汇集电能和分配电能。

旁路母线主要用与配电装置检修短路器时不致中断回路而设计的。

设置旁路短路器极大的提高了可靠性。

而分段短路器兼旁路短路器的连接和母联短路器兼旁路断路器的接线,可以减少设备,节省投资。

当出线和短路器需要检修时，先合上旁路短路器，检查旁路母线是否完好,如果旁路母线有故障，旁路断路器在合上后会自动断开,就不能使用旁路母线。

如果旁路母线完好，旁路断路器在合上就不会断开,先合上出线的旁路隔离开关，然后断开出线的断路器，再断开两侧的隔离开关，有旁路短路器代替断路器工作，便可对短路器进行检修。

4-5 发电机—变压器单元接线中,在发电机和双绕作变压器之间通常不装设断路器，有何利弊？答：发电机和双绕组变压器之间通常不装设断路器，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得在选择出口断路器时，受到制造条件或价格等原因造成的困难。

但是，变压器或者厂用变压器发生故障时,除了跳主变压器高压侧出口断路器外，还需跳发电机磁场开关，若磁场开关拒跳,则会出现严重的后果，而当发电机定子绕组本身发生故障时,若变压吕高压侧失灵跳闸，则造成发电机和主变压器严重损坏.并且发电机一旦故障跳闸，机组将面临厂用电中断的威胁。

三绕组变压器阻抗归算至高压侧的公式
摘要：
1.三绕组变压器的基本概念
2.三绕组变压器阻抗归算至高压侧的公式
3.阻抗归算的意义和应用
4.结论
正文：
三绕组变压器是一种在电力系统中常见的变压器类型，它主要包括三个绕组：高压绕组、中压绕组和低压绕组。

其中，高压绕组和中压绕组之间的距离最远，他们之间的漏磁也最大，因此他们之间的短路阻抗值也最大。

而中压绕组与低压绕组之间的距离相对较近，他们之间的漏磁较小，所以短路阻抗值也较小。

在实际应用中，我们常常需要将三绕组变压器的阻抗归算至高压侧，以便更好地进行电力系统的分析和设计。

为此，我们可以通过以下公式来计算三绕组变压器阻抗归算至高压侧的值：
XUk%Un 平方1000/(100Sn)
其中，XUk%表示短路阻抗的百分比，Un 表示高压侧的额定电压，Sn 表示高压侧的额定电流。

通过这个公式，我们可以得到三绕组变压器阻抗归算至高压侧的值。

阻抗归算的意义在于，它可以帮助我们更好地了解三绕组变压器在高压侧的阻抗特性，从而为电力系统的分析和设计提供重要的依据。

例如，在电力系
统中，如果我们需要对三绕组变压器进行短路保护，那么我们就需要知道三绕组变压器在高压侧的阻抗值，以便确定短路电流的大小。