第5章 三相变压器的不对称运行.doc

*第5章 三相变压器的不对称运行 [内容] 三相变压器一次绕组外施电压一般都是三相对称电压。三相变压器出现不对称运行，主要是由三相负载不对称引起的，例如三相照明负载不均衡、带有较大的单相负载以及发生单相短路故障等。分析不对称运行的基本方法是对称分量法。本章首先介绍对称分量法，然后讨论三相变压器的各序等效电路及参数，最后对Y,yn联结的三相变压器接单相负载运行进行分析。 [要求] 掌握对称分量法的含义、三相不对称量与三相对称分量间的变换关系。 掌握三相变压器的各序等效电路及各序阻抗的特点、联结方式及磁路结构对零序阻抗的影响。 掌握Y,yn联结的三相变压器带单相负载运行时的特点，中性点位移产生的原因及其对变压器相电压的影响。 5.1对称分量法 所谓对称分量法，就是把一组不对称的三相系统分解成三组对称的三相系统，这三组对称的三相系统分别为正序、负序和零序系统，它们称为不对称三相系统的对称分量。采用对称分量法，可以把变压器的不对称运行看成是由正序、负序和零序三组对称运行的迭加。下面以电流为例，说明正序、负序和零序对称分量的特点以及对称分量法的基本原理。 正序电流：三相电流大小相等，相位按正相序U-V-W依次滞后，即V相电流滞后U相电流，W相电流滞后V相电流，其相量关系如图5.1.1（a）所示。用公式表示为 （5.1.1） 试中，复数算子，。相量乘以a后，该相量逆时针旋转；乘以后，该相量逆时针旋转，。 负序电流：三相电流大小相等，相位按负相序U-W-V依次滞后，即W相电流滞后U相电流，V相电流滞后W相电流，其相量关系如图5.1.1（b）所示。用公式表示为 （5.1.2） 零序电流：三相电流大小相等，相位相同，其相量关系如图5.1.1（c）所示。用公式表示为 （5.1.3） 如果把图5.1.1中(a)、(b)、(c)这三组对称电流迭加起来，便得到图5.1.1(d) 所表示的一组三相不对称电流、、。它与对称分量间的变换关系为 （5.1.4） 对上式求逆变换可得U相的对称分量 （5.1.5） 因此，如果已知三相不对称电流、、，根据式（5.1.5），就能求出U相的对称分量、、，然后根据式（5.1.1）、式（5.1.2）、式（5.1.3），就能求出V相、W相的对称分量。反之，如果已知U相的对称分量、、，根据式（5.1.4），就能求出三相不对称电流、、。 综上所述，一组不对称三相系统，可以分解为三组（正序、负序、零序）对称三相系统；反之，三组（正序、负序、零序）对称三相系统可以合成一组不对称三相系统。这就是对称分量法的核心内容。 应用对称分量法分析变压器的不对称运行时，首先用变换关系式（5.1.5）把不对称的三相系统分解为三组对称系统；然后对三组对称系统分别求解；最后用变换关系式（5.1.4）把计算结果迭加起来，就得到不对称系统的数值。需要注意的是，对称分量法中应用到迭加原理，所以它仅适用于线性系统。 5.2三相变压器的各序等效电路及参数 等效电路是分析变压器性能的一个有效工具，要计算变压器在各相序下的性能，首先必须了解变压器在各相序下的等效电路及参数。 一、正、负序等效电路及参数 无论正序系统还是负序系统都是三相对称系统，二者仅是相序不同，这对静止的变压器来说，其电磁本质是完全相同的，因此变压器的正、负序等效电路就是第2章所介绍的变压器等效电路。忽略励磁电流时的正、负序简化等效电路如图5.2.1所示，此时正、负序阻抗就是变压器的短路阻抗，即==。 二、零序等效电路及参数 与正、负序不同，三相零序电流大小相等、相位相同，其流通情况与三相绕组的联结方式有关。由三相零序电流产生的三相零序磁通也是大小相等、相位相同，它的流通情况与三相磁路结构有关。因此绕组联结方式和磁路结构对零序等效电路的形式及零序阻抗的大小有很大的影响。零序等效电路及零序阻抗要比正、负序时复杂得多。 1．绕组联结方式对零序阻抗的影响 三相绕组的联结方式不会影响漏阻抗的大小，但对零序电流的流通情况影响很大，因而对零序阻抗影响很大。 对于Y联结，三相同大小、同相位的零序电流不能流通，因此在零序等效电路中，Y联结一侧相当于开路，即从该侧看进去的零序阻抗。 对于YN联结，三相零序电流可沿中线流通，因此零序等效电路中YN联结一侧应为通路。 对于D联结，三相零序电流可在D绕组内流通，但从外电路来看，零序电流既不能流进，也不能流出，因此在零序等效电路中，D联结一侧相当于变压器内部短接，但从外部看进去应是开路。 图5.2.2 ~ 图5.2