自耦变压器的工作原理与运行

第 五 节 自 耦 变 压 器 的 工 作 原 理 与 运 行一 、 自 耦 变 压 器 的 工 作 原 理 bd: 一 次 绕 组 ， N1；cd: 二 次 绕 组 ， (公 共 绕 组 ） N2；bc: 串 联 绕 组 ， N1-N2。 12k 12122121 IIkNNUU 1. 自 耦 变 压 器 的 容 量 关 系(1)电 压 及 电 流 关 系 .1.2. III 2122.121 )()( NIINIINN 1 122 21.1. kN NNII )11( 122 12.2. kI IIII 根 据 磁 势 平 衡 原 理 ：式 中 k12 -自 耦 变 压 器 的 电 压 比 。12 III =电 磁 +电 路 1） 功 率 关 系 总 功 率 = （ 电 路 ） +（ 电 磁 ） 2） 额 定 容 量 （ 总 容 量 、 铭 牌 容 量 ） 在 额 定 情 况 下 ， ,称 为自 耦 变 压 器 的 额 定 通 过 容 量 ， 又 称 自 耦 变 压 器 的 额 定 容 量 。 )11( 12.22.12 .2. 2. 2.1. 2.2. 21. 1 kIUk IUIUIUIUIU 2211 NNNNN IUIUS (2) 自 耦 变 压 器 的 额 定 容 量 和 标 准 容 量 3） 标 准 容 量 通 过 电 磁 感 应 传 输 的 最 大 功 率 ， 即 公 共 绕 组 的 容 量 称 为 自 耦 变 压 器 的 标 准 容 量 。 而 此 时 串 联 绕 组 的 容 量 为 可 见 串 联 绕 组 的 容 量 与 公 共 绕 组 的 容 量 相 等 。 S s = Sc = Sa （ 电 磁 传 输 ） , Se （ 电 路 直 接 传 输 ） NNNNNNac SkkIUIIUSS )11()11()( 121222122 NNNNNNs SkkIUIUUS )11()11()( 121211121 标 准 容 量 与 额 定 容 量 之 比 ， 称 为 自 耦 变 压 器 的 效 益 系 数 K b ， 即 电 压 比 K 12 越 小 ， K b 越 小 ， 采 用 自 耦 变 压 器 经 济 效 益 越 显 著 。 为 保 证 自 耦 变 压 器 的 经 济 效 益 ， 应 使 其 变 比 K 123 。1211 kK b 2. 自 耦 变 压 器 的 效 益 系 数 3. 自 耦 变 压 器 的 过 电 压（ 1） 过 电 压 ： 特 点 ： 高 -中 压 间 有 电 路 的 直 接 联 系 ， 一 侧 过 电 压 直 接 传 到另 一 侧 （ 包 括 内 、 外 及 中 性 点 电 压 偏 移 ） 。 式 中 ， K12-自 耦 变 压 器 高 、 中 压 变 压 比 （ 2） 防 护 ： 自 耦 变 高 压 和 中 压 出 口 端 必 须 装 设 避 雷 器 。 避 雷 器 必 须 装 设 在 自 耦 变 压 器 和 连 接 自 耦 变 压 器 的 隔离 开 关 之 间 ， 避 雷 器 回 路 中 不 装 设 隔 离 开 关 -确 保 不 断开 。 中 性 点 必 须 直 接 接 地 或 经 小 电 抗 接 地 。 避 免 高 压 侧 电 网 发 生 单 相 接 地 时 ， 在 非 接 地 相 的 中 压 绕组 出 现 过 电 压 。 注 ： 自 耦 变 压 器 的 高 压 和 中 压 电 压 等 级 必 须 是 500KV、330KV、 220KV、 110KV。 4、 三 绕 组 自 耦 变 压 器 （ 1） 第 三 绕 组 作 用 ： “ ” 接 ， 消 除 三 次 谐 波 减 小 自 耦 变 压 器 的 零 序阻 抗 ； 连 接 发 电 机 、 调 相 机 或 接 发 电 厂 厂 用 设 备 电 源 等 ； （ 2） 第 三 绕 组 容 量 要 求 ： 第 三 绕 组 的 电 压 一 般 为 6-35KV。 如 果 仅 用 来 消 除 三 次 谐 波 ， 其 容 量 一 般 为 标 准 容量 的 1/3左 右 （ 满 足 热 、 动 稳 要 求 ） 。 如 果 还 用 来 连 接 发 电 机 、 调 相 机 或 引 接 发 电 厂 厂用 设 备 电 源 等 ， 其 容 量 最 大 等 于 自 耦 变 压 器 的 标 准 容 量（ 受 铁 芯 尺 寸 限 制 ） 。 二 、 自 耦 变 压 器 的 运 行 方 式n 自 耦 运 行 方 式 ： 第 三 绕 组 不 参 加 功 率 交 换 ， 只 在高 -中 压 侧 有 功 率 交 换 ， 其 最 大 传输 功 率 等 于 自 耦 变 压 器 的 额 定 容量 。n 联 合 运 行 方 式 ： 第 三 绕 组 参 加 功 率 交 换1.联 合 运 行 方 式 一 功 率 传 输 ： 高 压 侧 同 时 向 中 压 和 低 压 侧 （ 或 中 压 和 低压 同 时 向 高 压 侧 ） 传 输 功 率 。 特 点 ： 串 联 绕 组 负 荷 较 大 ， 最 大 传 输 功 率 受 到 串 联 绕组 容 量 的 限 制 ， 运 行 中 应 注 意 监 视 串 联 绕 组 负 荷 。 应 用 场 合 ： 主 要 用 于 送 电 方 向 以 低 压 和 中 压 侧 同 时 向高 压 侧 送 电 为 主 、 单 机 容 量 为 125MW及 以 下 的 发 电 厂 。 2、 联 合 运 行 方 式 二 功 率 传 输 ： 中 压 侧 同 时 向 高压 和 低 压 侧 （ 或 高 压 和 低 压 同 时向 高 压 侧 ） 传 输 功 率 。 特 点 ： （ 1） 公 共 绕 组 负 荷 较 大 ， 最 大传 输 功 率 受 到 公 共 绕 组 容 量 的 限制 ， 运 行 中 应 注 意 监 视 公 共 绕 组负 荷 。 （ 2） 在 此 运 行 方 式 下 运 行 时 ，自 耦 变 压 器 的 容 量 不 能 得 到 充 分利 用 。 （ 3） 以 此 运 行 方 式 为 主 的 发 电厂 主 变 压 器 一 般 不 选 用 三 绕 组 自耦 变 压 器 。 在 负 荷 方 向 变 化 较 大的 情 况 （ 联 络 变 ） ， 可 以 采 用 加 大 公 共 绕 组 容 量 的 自 耦 变 压 器 。 三 、 自 耦 变 压 器 的 特 点 1、 两 个 绕 组 间 除 有 电 磁 联 系 外 ， 还 有 电 路 联 系 。 2、 优 点 ： 有 效 材 料 （ 导 线 、 硅 钢 片 ） 和 结 构 材 料 （ 铜 材 ） 减 小 ， 成 本低 ； 铜 损 、 铁 损 减 少 ， 效 率 高 ； 尺 寸 小 ， 重 量 轻 ， 极 限 制 造 容 量 大 。 3、 缺 点 ： 一 次 和 二 次 绕 组 之 间 有 直 接 联 系 ， 所 以 二 次 绕 组 的 绝 缘 必 须按 较 高 电 压 设 计 ； 一 次 和 二 次 绕 组 之 间 漏 磁 较 小 ， 电 抗 较 小 ， 短 路 电 流 比 普 通双 绕 组 变 压 器 大 ； 一 次 和 二 次 侧 的 三 相 绕 组 连 接 组 别 必 须 相 同 ， 即 均 为 星 形或 三 角 形 ； 由 于 运 行 方 式 多 样 化 ， 继 电 保 护 整 定 困 难 ； 自 耦 变 压 器 调 整 电 压 困 难 ， 不 易 取 得 绕 组 间 的 电 磁 平 衡 。 第 六 节 变 压 器 的 并 列 运 行（ 1） 电 压 比 相 等 ；（ 2） 短 路 阻 抗 相 等 ；（ 3） 绕 组 连 接 组 别 相 同 。 一 、 理 想 并 列 运 行 条 件二 、 并 联 条 件 不 满 足 的 影 响1、 电 压 比 不 同 的 变 压 器 并 列 运 行（ 1） 特 点平 衡 电 流 由 和 变 压 器 的 短 路 电 压 决 定 ， 通 常 变压 器 的 短 路 电 压 很 小 ， 即 使 两 台 变 压 器 的 电 压 比 相 差 不大 ， 也 会 产 生 很 大 的 平 衡 电 流 。 *k （ 2） 要 求 当 变 压 器 带 负 荷 运 行 时 ， 平 衡 电 流 叠 加 在 负 荷 电流 上 ， 使 一 台 变 压 器 的 负 荷 增 大 ， 另 一 台 变 压 器 的 负荷 减 轻 ， 负 荷 增 大 的 变 压 器 可 能 过 负 荷 ， 所 以 ， 一 般 不 得 超 过 0.5%。2、 短 路 阻 抗 不 同 的 变 压 器 并 联 （ 1） 特 点 并 列 运 行 的 变 压 器 负 荷 分 配 与 短 路 电 压 成 反 比 。由 于 一 般 容 量 大 的 变 压 器 短 路 电 压 较 大 ， 容 量 小 的 变压 器 短 路 电 压 小 ， 故 容 量 小 的 变 压 器 承 担 的 负 荷 大 ，有 可 能 过 负 荷 。 （ 2） 要 求 短 路 电 压 差 不 超 过 10%。 短 路 电 压 不 同 的 变 压 器 ，可 适 当 提 高 短 路 电 压 大 的 变 压 器 二 次 电 压 ， 使 并 列 运行 变 压 器 的 容 量 均 能 充 分 利 用 。*k 3、 绕 组 联 结 组 别 不 同 的 变 压 器 并 列 运 行 （ 1） 特 点 会 产 生 几 倍 于 额 定 电 流 的 平 衡 电 流 ， 短 时 运 行 就 会严 重 影 响 变 压 器 的 使 用 寿 命 ， 甚 至 可 能 是 变 压 器 绕 组 烧坏 。 （ 2） 要 求 绕 组 联 结 组 别 不 同 的 变 压 器 不 能 并 列 运 行 ， 只 有 将绕 组 联 结 组 别 改 变 为 同 一 联 结 组 别 才 能 并 列 运 行 。