第4章变压器的运行4学时祥解.ppt

电机学 第4章 变压器的运行 4.1 变压器的运行特性 4.2 变压器的并联运行 4.3 变压器空载合闸电流 [内容] [要求] 掌握电压变化率定义及参数表达式、负载性质不同时的外特性特点。 掌握变压器的损耗、效率计算式、取得最大效率的条件。 掌握并联运行条件、条件不满足时产生的后果、并联运行负载分配计算。 理解空载合闸瞬态过程、空载合闸过电流产生的原因及其影响。 理解突然短路瞬态过程、突然短路电流大小及对变压器的影响。 4.1 变压器的运行特性 运行特性 外特性：反映变压器供电电压的稳定性 效率特性：反映变压器运行的经济性 一、电压变化率和外特性 1. 电压变化率 从空载到负载时二次侧电压变化的百分值： 这是定义表达式，下面利用变压器的简化相量图求出其参数表达式。 称为负载系数。 负载大小 负载性质 短路阻抗 有关 电压变化率是表征变压器运行性能的重要指标之一，它的大小反映了变压器供电电压的稳定性。 电力变压器的额定电压变化率在5%左右。 4.1 变压器的运行特性 2. 外特性 （1）电阻负载 即端电压随负载增加而下降。 （2）感性负载 即端电压随负载增加而下降，且比电阻负载时要下降的多。 （3）容性负载 即容性负载时端电压随负载增加可能上升。 通常电力变压器的负载为感性负载，所以变压器的外特性以曲线2为代表。 4.1 变压器的运行特性 3.电压调整 为保证二次端电压在允许范围之内,通常在变压器的高压侧设置抽头,并装设分接开关,调节变压器高压绕组的工作匝数,来调节二次电压。 分接开关有两种形式： （1）在断电情况下进行调节，称为无载分接开关，这种调压方式称为无励磁调压； （2）在带负荷情况下进行调节，称为有载分接开关，这种调压方式称为有载调压。 中、小型电力变压器一般有三个分接头，记作UN ±5%。大型电力变压器采用五个或多个分接头。 4.1 变压器的运行特性 二、损耗、效率及效率特性 1. 变压器的损耗 由于铜耗随负载电流平方关系而变化，故铜耗称为可变损耗。 损耗 磁通在结构部件中引起的局部涡流损耗等 铁耗 基本铁耗：铁心中的磁滞损耗和涡流损耗 附加铁耗： 铜耗 基本铜耗：电流在一、二次绕组直流电阻上的损耗 附加铜耗：集肤效应引起的损耗等 故铁耗称为不变损耗。 铁耗 铜耗 为额定铜耗 变压器的总损耗为 4.1 变压器的运行特性 效率是表征变压器运行性能的重要指标，反映变压器运行时经济性能的好坏。 2. 变压器的效率 指变压器的输出功率与输入功率的比值： 将 代入上式得效率计算式： 中、小型电力变压器额定效率在95%以上，大型电力变压器额定效率达99%以上。 4.1 变压器的运行特性 3. 变压器的效率特性 效率特性曲线形状解释： 令 ，可求得变压器达到最高效率的条件： 即当铁耗（不变损耗）等于铜耗（可变损耗）时，变压器的效率最高。 4.1 变压器的运行特性 0 d d h b = 最高效率时的负载系数 变压器的最高效率： 由于电力变压器经常处于50％～70％额定负载下运行。为了使长期轻载运行的变压器具有最高效率，设计变压器时应使铁耗小于额定铜耗，常取 ＝0.5～0.7。 所以，一般电力变压器的额定效率并非是最高效率，而运行在（0.5～0.7）倍额定负载时才具有最高效率。 [例4.1.1] 4.1 变压器的运行特性 4.2 变压器的并联运行 并联运行是指将几台变压器的一、二次绕组分别接在一、二次侧的公共母线上，共同向负载供电的运行方式。 一、并联运行的优点 (1)可以提高供电的可靠性：其中一台发生故障时，其余变压器可继续供电。 (2)可以提高供电的经济性：可根据负载大小变化，随时调整投入并联台数。 (3)可以减少备用容量和初次投资：可随负荷不断增加，分期安装变压器。 二、并联运行的理想条件 并联运行的理想情况是： （1）空载时各变压器绕组之间无环流；否则将增加绕组铜损耗。 （2）负载时各变压器的负载系数相等；“大马拉大车、小马拉小车”，充分利用。 （3）负载时各变压器的输出电流同相位。总的输出电流最大。 （3）短路阻抗标么值相等，短路阻抗角也相等。 为了实现上述理想情况，变压器并联运行的理想条件是：各变压器的 实际并联时，第（2）条必须满足，（1）（3）两条允许稍有偏差。 （1）额定电压相等，即变比相等； （2）联结组别相同； 实现理想情况（1） 实现理想情况（2）（3） 4.2 变压器的并联运行 三、不满足并联条件时出现的后果 1. 若变比不等 折算到二次测的简化等效电路 则二次侧引起电压差 : 它将在两台变压器二次绕组之间产生环流： 由于漏阻抗 很小，即使 不大，也会引起较大的环流。 为了控制