变压器的并联运行

§4-3电流互感器和电压互感器互感器的作用原理互感器是一种测量用的设备，分电流互感器和电压互感器两种。它们的作用原理和变压器相同。使用互感器的目的一是为了使测量回路与高压电网隔离；二是可以使用小量程的电流表测量大电流，用低量程电压表测量高电压。通常，电流互感器的副边电流为5安或1安。电压互感器的副方电压为100伏。互感器的用途互感器除了用于测量电流、电压外，还用于各种继电保护装置的测量系统三绕组变压器、自耦变压器和互感器§4-3电流互感器和电压互感器电流互感器工作原理：它的原绕组由一匝或几匝截面较大的导线构成，并串入需要测量电流的电路。副边的匝数较多，导线截面较小，并与阻抗很小的仪表(如电流表、功率表的电流线圈等)接成闭路。由于电流互感器要求误差较小，所以激磁电流愈小愈好。因此铁心磁密较低。一般在0.08～0.1O韦／米范围。利用原、副绕组不同的匝数关系，可将线路上的大电流变为小电流来测量。A1I1I2I1w2w图4-15电流互感器原理图三绕组变压器、自耦变压器和互感器§4-3电流互感器和电压互感器电流互感器测量精度：由于互感器内总有一定的激磁电流，因此测量出来的电流总是有一定误差，按照误差的大小，分为0.2，0.5，1.0，3.0和10等五个标准等级。例如，0.5级准确度就表示在额定电流时，原、副边电流变比的误差不超过0.5％。A1I1I2I1w2w图4-15电流互感器原理图§4-3电流互感器和电压互感器电流互感器使用注意事项：1）为了使用安全，电流互感器的副边必须可靠的接地，以防止由于绝缘损坏后，原边的高压传到副边，发生人身事故。2）电流互感器的副边绝对不容许开路。它一方面将使副边感应出很高的电压，可能使绝缘击穿。同时对测量人员也很危险；另一方面，铁心内磁密增大以后，铁耗会大大增加，使铁心过热，影响电流互感器的性能，甚至把它烧坏。三绕组变压器、自耦变压器和互感器§4-3电流互感器和电压互感器电压互感器工作原理：图4-16是电压互感器的原理图。原边直接接到被测高压电路，副边接电压表或功率表的电压线圈。由于电压表和功率表的电压线圈内阻抗很大，所以电压互感器的运行情况相当于变压器的空载情况。利用原、副边不同的匝数比可将线路上的高电压变为低电压来测量。图4-16电压互感器原理图V1w2w1~U2U三绕组变压器、自耦变压器和互感器§4-3电流互感器和电压互感器电压互感器测量精度：为了提高电压互感器的准确度,必须减小激磁电流和原、副边的漏阻抗，所以电压互感器一般采用性能较好的硅钢片制成。并使铁心不饱和(磁密约0.6～0.8韦／米2)。我国目前生产的电力系统用电压互感器，按准确度分为0.5，1.0和3.0等三级。电压互感器有一定的额定容量。使用时副边不宜接过多的仪表，以免电流过大引起较大的漏抗压降。而影响互感器的准确度。§4-3电流互感器和电压互感器电压互感器使用注意事项：1）电压互感器副边不能短路，否则会产生很大的短路电流。2）为安全起见，电压互感器的副边必须可靠的接地。三绕组变压器、自耦变压器和互感器本章小结三绕组变压器的工作原理与双绕组变压器一样，同样可以利用基本方程式、相量图、等效电路分析变压器内部电磁过程。自耦变压器的特点在于原、副绕组之间不仅有磁的联系，而且还有电路上的直接联系，故从原边传递给副边的功率中，是通过电磁感应关系传递的，而是通过电路直接传递的。由于通过电磁感应关系传递的功率小于变压器的额定容量，故与同容量的双绕组变压器相比，计算容量小了，从而可节省材料、降低损耗，提高效率和缩小尺寸。但自耦变压器的短路阻抗标么值较小，短路电流较大。电流互感器和电压互感器的工作原理与变压器相同，使用时应注意将它们接地，并注意电流互感器在原边接电源时，副边绝对不能开路；电压互感器在原边接电源时，副边绝对不能短路。aNSaNaSk11aNaSk1三绕组变压器、自耦变压器和互感器变压器的并联运行§5-1概述变压器的并联运行把变压器的原、副绕组相同标号的出线端连在一起，直接或者经过一段线路接到母线上，这种运行方式就叫做变压器的并联运行。图5-1两台变压器并联运行的接线图ABCabcABCabcABCabcIII1K2K3K4K电源负载高压母线低压母线变压器并联运行的意义由于现代的发电厂和变电所的容量很大，一台变压器往往不能担负起全部容量的升压或降压任务，于是要采用多台变压器并联运行。变压器的并联运行§5-1概述变压器并联运行的优点1）提高供电的可靠性。并联运行的变压器如有某台变压器发生故障，可以把它从电网切除进行检修，而电网仍能继续供电；2）可根据负荷大小调整投入并联变压器的台数，以提高运行效率；3）可以减少总的备用容量；4）可以随着用电量的增加，分批安装新的变压器，以减少第一次投资。变压器的并联运行§5-2变压器的理想并联条件变压器并联运行的最理想情况1）空载时并联的各变压器副边之间没有循环电流，这样，空载时各变压器副原边的铜耗也较小。2）负载后，各变压器所承担的负载电流按它们的额定容量成比例分配，这样，并联变压器的装机容量能得到充分利用。3）负载后各变压器副边电流同相位。这样在总的负载电流一定时各变压器所分担的电流最小；如果各变压器副边电流一定时，则共同承担的总电流最大。变压器的并联运行§5-2变压器的理想并联条件并联运行理想条件：1）各变压器的额定电压应相等，若为单相变压器，则各变压器的变比应相等；2）各变压器的联结组相同；3）各变压器的短路阻抗标么值(或短路电压)应相等，而且短路电抗和短路电阻之比也应相等。变压器的并联运行§5-2变压器的理想并联条件联结组不同的变压器并联运行时产生的危害如果联结组不同，当各变压器的原边接到同一电网时，它们副边线电压的相位不同，而且至少是30度(Y,y0和Y,d11并联时，副边线电动势的相位差就是30度)。在此情况下，如果两变压器的变比相等，图中是两变压器副边的线电动势，副边有电动势差由于变压器本身的漏阻抗很小，这样大的电动势差将在两变压器的副绕组中产生很大的循环电流，可能使变压器的线圈烧坏，故联结组不同的变压器绝对禁止并联运行。30abIEabIIEEababIabIIEEE2sin150.518ababababEEEEEⅠⅡ变压器的并联运行§5-3变比相同而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运行时的负载分配变比相同而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运行时的负载分配分析：忽略激磁电流，采用简化等效电路，而且把原边归算到副边。设有两台变压器并联运行，而且已满足变比相等和联结组相同两个条件。图表示这两台变压器并联时的简化等效电路。由于一般变压器的Zk中，rk和xk的比值很接近。简化kkIzIzⅠⅠⅡⅡkkIzIzⅠⅠⅡⅡkkIzIzⅠⅡⅡⅠkIzkIIz1Uk2UIIIIII变压器的并联运行§5-3变比相同而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运行时的负载分配变比相同而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运行时的负载分配分析：忽略激磁电流，采用简化等效电路，而且把原边归算到副边。分别除以额定电流：上式等号右边分子、分母除以额定电压并令NNNUUU21所以又因NkNkNNkNkNIIzIzIIIzIzIⅠⅠⅡⅠⅡⅡⅡⅡⅠⅡⅠⅠNIIⅠⅠⅠNIIⅡⅡⅡ**kNNkkkNNkkzIUzuzIUzuⅠⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅠⅠkIzkIIz1Uk2UIIIIII****ISISⅠⅠⅠⅡⅡⅡ变压器的并联运行§5-3变比相同而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运行时的负载分配变比相同而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运行时的负载分配分析：忽略激磁电流，采用简化等效电路，而且把原边归算到副边。最后可得：由此可知：负载系数和短路阻抗标幺值(或短路电压）成反比。若为多台变压器并联，则******kkkkISzuISzuⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅡⅠⅠ***111kkkzzz∶∶∶……∶∶∶……ⅠⅡⅢⅠⅡⅢkIzkIIz1Uk2UIIIIII变压器的并联运行§5-3变比相同而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运行时的负载分配变比相同而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运行时的负载分配结论：1）当短路阻抗标么值相等时也就是说，当一台变压器达到满载时，与它并联的其他变压器也同时达到满载。这是理想的负载分配情况。***kkkzzz……ⅠⅡⅢ……ⅠⅡⅢ**1SS……ⅡⅢ*1SⅠ变压器的并联运行§5-3变比相同而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运行时的负载分配变比相同而短路阻抗标么值不相等的变压器并联运行时的负载分配2）若短路阻抗标幺值不相等，则短路阻抗标幺值小者先达到满载。从运行的经济性来看，希望大容量变压器尽量能满载运行，因此，若有短路阻抗标幺值不相等的变压器并联运行时，则希望容量大者其短路阻抗标么值小为宜。实际运行时，为了使并联运行时不浪费设备容量，要求各变压器的短路阻抗标么值不超过平均值的10％。3）为了使各并联运行的变压器副边电流同相位，各变压器的短路电抗和短路电阻之比应相等，此时总负载电流是各变压器副边电流的算术和。变压器的并联运行§5-4变比不相等的变压器并联运行时的负载分配变比不相等的变压器并联运行时，空载时就有环流。故各台变压器的电流分配不仅取决于短路阻抗，而且还受到环流的影响。以两台变压器并联为例来说明(变压器空载运行)设k1kⅡ所以原边电压归算到副边数值U1/k1UⅡ/kⅡ空载时变压器内部便有环流kⅡkⅡ11ckkUkUkIzzⅠⅡⅠⅡkIzkIIz2UI1IUk1IIUkIIIIIcI变压器的并联运行§5-4变比不相等的变压器并联运行时的负载分配变比不相等的变压器并联运行时，空载时就有环流。故各台变压器的电流分配不仅取决于短路阻抗，而且还受到环流的影响。环流同时存在于两台变压器的原、副边中，对副边来说，环流就是上式所计算得出的，对原边来说，因为图是原边归算到副边的简化等效电路，因此第一台变压器原边环流为，第二台变压器则为。显然由于k1kⅡ，两变压器原边的环流大小是不相等的。cIcI1/kIc/cIkⅡkIzkIIz2UI1IUk1IIUkIIIIIcI变压器的并联运行§5-4变比不相等的变压器并联运行时的负载分配变比不相等的变压器并联运行时，空载时就有环流。故各台变压器的电流分配不仅取决于短路阻抗，而且还受到环流的影响。讨论：1）当原边电压一定时，空载环流的大小正比于变比倒数的差值，反比于二变压器归算到副边的短路阻抗之和。由于一股电力变压器的短路阻抗很小，故即使变比相差不大也能引起相当大的环流。2）为了保证变压器并联运行时空载环流不超过额定电流的10％。通常规定并联运行的变压器变比差值%1%1002121kkkkkkIzkIIz2UI1IUk1IIUkIIIIIcI变压器的并联运行§5-4变比不相等的变压器并联运行时的负载分配变比不相等的变压器并联运行时，空载时就有环流。故各台变压器的电流分配不仅取决于短路阻抗，而且还受到环流的影响。当变压器带负载运行时，利用图等效电路可列出方程式解12kUkUIzⅠⅠⅠ12kUkUIzⅡⅡⅡIIIⅠⅡkIzkIIz2UI1IUk1IIUkIIIIIcI1kILckkkkUkUkzIIIIzzzzⅠⅠⅡⅡⅠⅠⅡⅠⅡ11kIILckkkkzUkUkIIIIzzzzⅠⅠⅡⅡⅠⅡⅠⅡ变压器的并联运行§5-4变比不相等的变压器并联运行时的负载分配讨论：1）负载运行时，每一变压器的电流都由负载分量和环流组成，其中环流等于空载时环流，它是由于变比不等而引起的。对第一台变压器为，对第二台变压器为，二者大小相等而符号相反。说明两变压器副边环流由一台变压器流到另一台变压器，至于两变压器的负载分量和则按变压器的短路阻抗成反比分配，它们都与总负载电流成正比变化。2）由于各负载分量相位基本相同，再迭加上环流后，势必造成一台变压器电流大于负载分量，另一