6 .1 三绕组变压器

1. [要求] 掌握各种特殊变压器的特点、用途、应用场合。 [内容] 6.1 三绕组变压器 6.2自耦变压器 6.3 分裂变压器 6.4 互感器

2. 6.1 三绕组变压器 用一台三绕组变压器代替两台双绕组变压器 来连接三个电压等级不同的电网。 一、结构与联结组别 1. 结构 从绝缘考虑，高压绕组总是放在最外层。 从功率传递考虑，相互间传递功率较多的绕组应靠得近些。 降压变压器：中压绕组在中层，低压绕组在内层。 升压变压器：低压绕组在中层，中压绕组在内层。 2. 标准联结组别: YN,yn0,d11 ; YN,yn0,y0。

3. P1=P2+P3（一进二出） P1+P2=P3（二进一出） 实际运行时 的功率关系 在实际应用中，选择哪种配合，要根据各绕组负载大小决定。 例如，当中压侧负载为额定容量的80% 低压侧负载为额定容量的40%时 应选择第三种配合。 二、额定容量与容量配合 双绕组变压器：SN = S1 = S2 三绕组变压器： S1、S2、S3不等， 额定容量： 指最大的绕组容量。 国家标准规定：三绕组额定容量配合关系有三种： 100表示额定容量，50表示50%额定容量。

4. 三、变比与磁通 三绕组变压器有三个变比： 主磁通：是指与三个绕组同时交链的磁通，由三个绕组磁动势共同建立。 漏磁通：是指只交链一个或两个绕组的磁通，前者叫自漏磁通，后者叫互漏磁通。

5. 负载时的磁动势平衡方程式为 中压绕组2 低压绕组3 折算到高压绕组1 很小，可忽略不计 是等效漏电抗， 它与自漏磁通和互漏磁通相对应。 三绕组变压器的等效电路 四、磁动势平衡方程式与等效电路

6. 三绕组变压器的两个特点： （1） 一次电流为二、三次电流的相量和。由于二、三次电流不一定同相，且不会同时达到满载，所以一次绕组容量总是小于二、三次绕组容量的代数和。因此，用一台三绕组变压器来代替两台双绕组变压器，一次绕组的用铜量减少。 （2）由等效电路可知，一次侧漏阻抗压降会直接影响二、三次侧的主电动势，进而影响二、三次侧的端电压。故当二次侧负载发生变化时（使一次侧漏阻抗压降发生变化），不仅影响本侧端电压，而且还会影响三次侧的端电压。同理，三次侧负载发生变化时，也会影响二次侧端电压。

7. 折算到 绕组 1 的参数 折算到 绕组 1 的参数 折算到 绕组 2 的参数 五、参数测定 短路参数可通过短路试验测取。由于有三个绕组，短路试验必须分三次进行。 • 绕组1加电压，2短路，3开路 2.绕组1加电压，3短路，2开路 3.绕组2加电压，3短路，1开路

8. 折算到绕组1: 对于降压变压器： 中压绕组在中间，高、低压绕组距离最大，漏磁通最多， 最大， 对于升压变压器： 最小。 低压绕组在中间，高、中压绕组距离最大，漏磁通最多， 最大， 最小。 对以上三式联立求解，可得 就是说，位于中间层的绕组等效漏电抗最小。

9. 6.2 自耦变压器 • 、结构特点与用途 结构特点: 低压绕组是高压绕组的一部分，一、二次绕组之间既有磁耦合，又有电联系。 U1U2为一次绕组，匝数为 N1； u1u2为二次绕组，匝数为N2，又称为公共绕组； U1u1称为串联绕组，匝数为 N1-N2 。 用途：用来连接两个电压等级相近的电力网，作为两电网的联络变压器； 在实验室中常采用二次侧有滑动触头的自耦变压器作为调压器； 异步电动机的降压起动设备。

10. 变比 =1.5~2 I: 通过电磁感应在低压侧产生的，称感应电流； 大小关系为： I1: 从高压侧直接流入低压侧的，称传导电流。 二、基本电磁关系 1．电压关系 2．电流关系

11. 3．容量关系 变压器的额定容量(铭牌容量)是由绕组容量（又称电磁容量或设计容量）决定的。 双绕组变压器：一、二次绕组只有磁联系，没有电联系，功率传递只靠电磁感应， 额定容量等于一次绕组容量或二次绕组容量。 自 耦 变 压 器：一、二次绕组既有磁联系又有电联系。功率传递一部分是靠电磁 感应，一部分是直接传导，二者之和是额定容量。 自耦变压器额定容量 串联绕组U1u1的容量 公共绕组u1u2的容量

12. 可见，自耦变压器的绕组容量（电磁容量）是额定容量的 倍， 因为 故自耦变压器的绕组容量小于额定容量。 考虑： 为电磁容量，是通过电磁感应从一次传给二次的; 为传导容量，是由电源经串联绕组直接传给二次的。 自耦变压器输出容量可表示为

13. （1）节省材料 变压器重量和尺寸是由绕组容量决定， 因为绕组容量是额定容量的 倍， 愈小，绕组容量愈小，这一优点愈突出。 愈接近1， 三、自耦变压器的优、缺点 1．优点 （2）效率较高 与同容量双绕组变压器相比，由于自耦变压器所用有效材料（硅钢片和铜材） 较少，所以自耦变压器的铜损耗和铁损耗相应较少，因此效率较高。 2. 缺点 （1）由于一、二次有电连接，当一次侧发生过电压时，导致二次侧过电压； （2）自耦变压器短路阻抗标么值比同容量双绕组变压器小，其短路电流较大。

14. 电路上彼此分离 低压绕组是 两个分裂绕组。 磁路上松散耦合 6.3 分裂变压器 • 、结构特点与用途 1．结构特点（以单相双分裂绕组变压器为例） 高压绕组由两条支路并联组成（并非分裂绕组）。 低压两个分裂绕组的特点: 结构相同、容量相等，两个绕组容量之和等于 高压绕组的额定容量，即分裂变压器的额定容量。 两个分裂绕组的额定电压可以相等，或近似相等。 两个分裂绕组可以单独运行，也可以同时运行， 当电压相等时还可以并联运行。

15. 因此把 二是作为输电变压器，即两台发电机共用一台分裂变压器向电网输送电能。 一是作为厂用变压器，向两段独立的厂用电母线供电。 分裂变压器要求绕组之间应具有以下特点： ①两个分裂绕组之间要有较大的短路阻抗（漏阻抗）； ②分裂绕组与不分裂绕组之间要有较小的短路阻抗，且相等。 两个分裂绕组分别套在两个铁心柱上，使其具有较大的短路阻抗； 高压两个并联绕组分别与两个分裂绕组套在同一铁心柱上，使其短路阻抗较小且相等。 2．用途 主要应用在大型发电厂中。

16. 因为分裂变压器各绕组之间具有较大的短路阻抗，所以因为分裂变压器各绕组之间具有较大的短路阻抗，所以 （1）当发生短路故障时，它可以有效地限制短路电流。 （2）当一个分裂绕组出线端发生短路时，另一个分裂绕组出线端仍能维持较高的电压，从而可以保证供电的可靠性。 采用分裂变压器的好处：

17. 当低压的两个分裂绕组并联成一个绕组对高压绕组运行时，称为穿越运行，当低压的两个分裂绕组并联成一个绕组对高压绕组运行时，称为穿越运行， 此时的高、低压绕组之间的短路阻抗称为穿越阻抗 。 低压的一个分裂绕组对高压绕组运行（另一个分裂绕组开路）称为半穿越运行， 此时高、低压绕组之间的短路阻抗称为半穿越阻抗 。 高压绕组开路，低压的一个分裂绕组对另一个分裂绕组运行时，称为分裂运行，此时两个分裂绕组之间的短路阻抗（折算到高压侧）称为分裂阻抗 。 二、运行方式与特殊参数 1．穿越运行及穿越阻抗 2．半穿越运行及半穿越阻抗 3．分裂运行及分裂阻抗 4．分裂系数 是分裂变压器的基本参数，既用来定性分析分裂变压器的特性，又作为设计指标。

18. 为绕组3开路，绕组1对2的短路阻抗； 为绕组2开路，绕组1对3的短路阻抗； 为绕组1开路，绕组2对3的短路阻抗折算到绕组1的值。 三、等效电路 双分裂绕组变压器实质上是三绕组变压器，二者等效电路及参数公式相同。

19. 由结构特点可知： 由阻抗定义可知： 穿越阻抗为： 故 分裂系数 等效电路参数可由 求得。 即 穿越阻抗 故 可用短路试验测取， 为设计值，在1~4之间。

20. 大小反映了两个分裂绕组的磁耦合程度: 若 则 此时 表明两个分裂绕组磁耦合最紧密（没有漏磁通）。 如果分裂变压器的任何一个二次侧发生短路，则另一个二次侧端电压也将降为零，这就违背了采用分裂变压器的目的，因此是不可取的。

21. 则 若 （最大） 一个分裂绕组负载变化只会引起本身端电压变化，而对另一个分裂绕组端电压没有影响。 而且限制短路电流的效果也是理想的。 但 制造上是不能实现的，因此设计时取 表明两个分裂绕组磁耦合最弱（漏磁通最多）。 这时分裂变压器的运行特性最为理想， 犹如两台互不影响的独立变压器在运行。

22. 为例说明分裂变压器的优点 以 分裂阻抗 半穿越阻抗 均比一般变压器短路阻抗 大 半穿越运行短路电流受 限制 故短路电流将大大减小。 分裂运行短路电流受 限制 一般变压器短路电流受 限制 ，短路电流较大。 四、主要优点 因此分裂变压器具有以下优点： 1．可以降低短路电流

23. 如绕组3发生短路 残余电压 忽略 即使分裂系数取较小值 2．可以提高供电可靠性 一个分裂绕组发生短路时，另一分裂绕组仍能保持有较高的电压（又称残余电压），可继续供电，从而提高了厂用电的供电可靠性。 通常发电厂要求残余电压不低于65％额定电压， 因此，分裂变压器可以大大提高厂用电的可靠性。

24. 电压互感器：实现用小量程电压表测量高电压 分 电流互感器：实现用小量程电流表测量大电流 电压变比： 被测电压： 若电压表盘按 来刻度，可直接读出被测电压 6.4 互感器 一、电压互感器 1．工作原理 一次匝数多，接电网；二次匝数少，接电压表。 电压表阻抗很大，相当于降压变压器空载运行。 电压互感器二次侧额定电压都统一设计成100V。

25. 误差是由 之间的变比误差和相角误差引起的。 2．电压互感器的误差 电压互感器的准确度级别有四级：0.2、0.5、1.0、3.0。 3．使用电压互感器应注意的问题 （1）电压互感器二次侧严禁短路，否则将产生很大的短路电流。为防止二次侧短路，电压互感器一、二次回路中应串接熔断器。 （2）电压互感器二次绕组连同铁心一起必须可靠接地，以防止绕组绝缘损坏时，高电压侵入低压回路，危及人身和设备的安全。

26. 电流变比： 被测电流： 将电流表表盘按 来刻度，可直接读出被测电流。 二、电流互感器 1．工作原理 一次绕组匝数只有一匝或几匝，串联在被测电路中； 二次绕组匝数很多，接电流表。 电流表阻抗很小，互感器相当于变压器短路运行。 电流互感器二次侧额定电流通常设计成5A或1A。

27. 误差是由 之间的变比误差和相角误差引起的。 2．电流互感器的误差 电流互感器的准确度级别有五级：0.2、0.5、1、3、10。 3．使用电流互感器应注意的问题 （1）二次侧绝对不允许开路。否则为空载状态，一次侧大电流成为励磁电流，使铁心磁密剧增。一方面使铁心严重饱和，铁耗剧增引起过热。另一方面将在匝数很多的二次绕组中感应出很高电压，使绝缘击穿，危及安全。 因此，严禁在二次回路安装保险丝；运行中需要更换测量仪表时，应先把二次绕组短路后才能更换仪表。 （2）二次绕组及铁心必须可靠接地，以防止绝缘击穿后，一次侧高电压危机二次侧回路的设备及操作人员的安全。

28. 本章结束