1、1第五章第五章 三绕组变压器和其它用途变压器三绕组变压器和其它用途变压器2第一节第一节 三绕组变压器三绕组变压器 三绕组变压器有高压、中压和低压三个绕组，可以有三种等级的电压。三绕组变压器主要用于电力系统中，将三个不同电压等级的电网连接起来，代替两台双绕组变压器，运行更加经济。一、结构特点一、结构特点 三绕组变压器的铁心一般为心式结构，每个心柱上同心排列三个绕组。从绝缘上考虑，通常将高压绕组放在最外层。如果低压绕组处于高压和中压绕组之间，中压绕组在最里层，为升压变压器；如果中压绕组处于高压和低压绕组之间，低压绕组在最里层，为降压绕组。三绕组变压器运行时，可将其中的一个绕组接电源，则另外两个绕组
2、有两个等级的电压输出；也可以将两个绕组接电源，向第三个绕组供电，提高供电可靠性。3二、容量与联结组二、容量与联结组双绕组变压器的一、二次绕组容量相等，三绕组变压器根据供电需要，三个绕组的容量可以不相等。其额定容量指三个绕组中容量最大的一个绕组的额定容量。如果将额定容量作为100，三个绕组的容量配合可以为100/100/100、100/100/50、100/50/100。三相三绕组变压器的联结组有YN、yn0，d11（）和YN、yn0，y0（）两种，前者更为常用。00/12 11YY00/12 12YYY 4三、工作原理三、工作原理 当三绕组变压器的一次绕组接到电源上，二次和三次绕组开路时，为空
3、载运行状态。空载时，其与双绕组变压器没有什么区别，只是有三个变比，分别为：111222111333222333NNNNNNUNKNUUNKNUUNKNU 1N2N3N1NU2NU3NU 、和 分别为三个绕组的匝数和额定电压。5 分析三绕组变压器时，由于三个绕组互相耦合，不再使用双绕组变压器分析时的主磁通和漏磁通的概念。因为，双绕组变压器中，漏磁通的概念十分明确，即只交链本绕组，不与其它绕组交链的磁通。而三绕组变压器中，不与一次绕组交链的磁通，可能除了与本绕组交链外，还与另外一个二次绕组交链，漏磁通的概念不明确，所以，三绕组变压器分析和讨论时利用各绕组的自感和互感的概念。三绕组变压器负载运行时，
4、磁势平衡方程为：11223301I NI NI NI N如果忽略励磁电流，上式可表示为：1122330I NI NI N把绕组2与绕组3折算到绕组1，有：1230III2212IIK3313IIK 分别为绕组2和绕组3折算到绕组1的电流。67第二节第二节 自耦变压器自耦变压器 所谓自耦变压器，是一次和二次共用同一个绕组的变压器，其与双绕组变压器的主要差别在于：自耦变压器的一次和二次之间不仅有磁的耦合，还有电的联系。一、结构特点、结构特点8二、基本方程式、基本方程式高压侧电势平衡方程为：1121AaaxUEEI ZI Z 低压侧电势平衡方程为：22axUEI Z类似于双绕组变压器，定义自耦变压器
5、变比为：121222aEENNKEN忽略变压器空载电流，有磁势平衡方程：11222()0I NNI N也可表示为2122121aNIIINNK 9公共绕组ax中的电流为：1222211(1)aaIIIIIIKK 自耦变压器的输出电流由两部分组成，其中串联绕组的电流是由于高、低压绕组之间有电的联系，从高压侧直接流入低压侧的，公共绕组流过的电流是通过电磁感应作用传递到低压侧的。21III10三、容量关系三、容量关系 自耦变压器的额定容量（也称为铭牌容量）和绕组容量（又称为电磁容量）不相等，额定容量，指的是自耦变压器总的输入或输出容量，为：1122NANNNNSUIUI 电磁容量指的是绕组电压与电流
6、的乘积。对于双绕组变压器，变压器的容量就是绕组容量。但自耦变压器，绕组容量与变压器容量不同，前者比后者小。串联绕组Aa的电磁容量为：1111121(1)AaNNNNAxyNAaNUIUISK SNNK公共绕组ax的电磁容量为：221221()(1)axNNNNNNxyNAaU IUIIUIK SK11xyaKK 为效益系数。11结论：公共绕组和串联绕组的绕组容量相等。自耦变压器的额定容量包含两部分：一为绕组容量，它实际上是以串联绕组Aa为一次侧，以公共绕组ax为二次侧的一个双绕组变压器，通过电磁感应作用从一次侧传递到二次测的容量；二是通过电路上的联结，从一次侧直接传递到二次侧的容量，称为传导容
7、量。传导容量不需要利用电磁感应来传递，所以自耦变压器的绕组容量小于额定容量。12四、自耦变压器的优、缺点四、自耦变压器的优、缺点 自耦变压器与双绕组变压器比较，具有以下优点：由于自耦变压器绕组容量较额定容量小，双绕组变压器额定容量与绕组容量相等，所以，在额定容量相等的情况下，自耦变压器体积小，重量轻，节省材料，成本较低；自耦变压器有效材料（硅钢片和铜材）消耗减少，铜耗和铁耗减小，效率提高；体积小，可减少变电站占地面积，运输和安装也更加方便。但自耦变压器高、低压回路没有隔离，高压侧故障会直接影响到低压侧，给低压侧的绝缘及安全用电带来一定困难。为了解决这个问题，需要采取一些措施，例如中性点必须可靠
8、接地，一、二次侧都要安装避雷器等。13第三节第三节 互感器互感器 在高电压、大电流的电力系统中，为了测量线路上的电压和电流，需要采用互感器。互感器是一种用于测量高电压、大电流的变换器。目的是使一次和二次隔离，以保障运行人员的人身安全和测量装置的安全，并可以利用小量程的电压表、电流表来测量高电压、大电流。互感器分为电压互感器和电流互感器两种，这里简单介绍电磁式电压互感器和电流互感器。14一、电压互感器、电压互感器 电压互感器的一次、二次绕组套在同一个闭合的铁心上，高压绕组直接接到被测的高压线路上，一次绕组匝数多，导线较细；低压绕组接到测量仪表的电压线圈上，匝数少，导线较粗。如果仪表个数不止一个，
9、则各仪表的电压线圈并联接在电压互感器的二次绕组。使用电压互感器时，一定要注意：二次侧绝对不允许短路，否则会产生很大的短路电流，引起绕组发热甚至烧坏绕组绝缘，使一次回路的高电压浸入二次低压回路，危及人身和设备安全；为安全起见，电压互感器的二次绕组和铁心必须可靠接地；使用时，二次绕组不能并联过多的仪表，以免影响互感器测量精度。15二、电流互感器二、电流互感器 电流互感器主要结构和工作原理也与普通变压器相似。它的一次绕组由一匝或几匝截面较大的导线构成，串联在一次侧线路中。二次绕组匝数较多，导线较细，与各种仪表的电流线圈并联。16 电流互感器使用时，一定要注意：运行过程或仪表切换时，互感器二次侧绕组绝不允许开路。因为，当二次绕组开路，互感器成为空载运行，而此时一次绕组电流由被测电路决定，全部的一次电流作为励磁电流起励磁作用，使铁心内的磁通密度较正常运行时增加了很多倍（因正常运行时二次绕组短路，二次电流起去磁作用，一次绕组电流中的大部分是负载分量，励磁分量很小），使铁耗大大增加，铁心过热。另外，二次绕组中将产生很高的过电压，危及操作人员和仪表安全；电流互感器铁心和二次绕组需可靠接地；二次绕组不宜接过多负载，以免影响测量精度。
