电机学

第26章

变压器

26.9

变压器的并联运行

（1）定义：几台变压器的原、副绕组分别连接到原、副边的公共母线上，共同向负载供电的运行方式。

（2）意义：①提高供电的可靠性——可靠性；

②并联可以有效的利用变压器避免大马拉小车——经济性

③可以减少备用容量。

（3）并联的理想情况：

①空载时，各变压器的所对应的副电压必须相等且同相位。并联运行时变压器绕组（内部）间无环流；

②在负载时，各台变压器的负载系数相等；

③负载后各变压器的副方电流同相位，此时总电流为各台变压器电流的算术和。

（4）理想条件

①各台变压器变比相等；即的原、副边的额定电压分别相等（避免环流）。

②各台变压器的连接组号相同；即的原、副边的电压分别相位相同（避免环流）。

③各台变压器的短路阻抗（短路电压）标么值相等，且短路阻抗角也相等。

在上述三个条件中，条件（2）必须严格满足，条件（1）、（2）允许有一定误差，允许变比的相对差值小于0.01，短路阻抗的标么值相差不大于10%，短路阻抗角相差在10°～20°之间。

不满足并联条件的分析

以两台变压器并联运行为例来分析。

1.变比不等时的并联运行

空载时运行时的环流

设（原边向副边折算）

由于变比不同，内部产生环电流，电压差。

合闸环流：

式中、分别是变压器I、II折算到副边的短路阻抗的实际值。

忽视阻抗角的影响：

*电力系统中规定：，（不是绝对的必须满足的）。

*绝对变比相等的变压器是没有的。

例题：两台变压器并联，，，求？

2.组别不同时并联运行

Yy0，Yd11并联

设

还用上例求空载环流：

是额定电流的5.2倍，变压器不能正常运行。

组别不同时，副边线电动势最少差300，由于短路阻抗很小，产生的环流很大。

**结论：组别不同，绝对不允许并联。

问题：Yy0，Yy4，可否并联？Yy0，Yy6？

答：把a，b，c串一下。不能直接连但采用措施可以接。Yy0，Yy6，反相的不能改。

3.短路阻抗标么值不等时的并联运行（）

*会造成变压器负荷分配不合理。

——总电流

——第一台的电流

——第二台的电流

并联运行的等效电路

两变压器阻抗压降相等

故有:

和分别为复阻抗和的幅角

对于容量相差不太大的两台变压器，其幅角差异不大，因此并联运行时负载系数仅决定于短路阻抗标幺值之模

**结论：

①

短路阻抗不同的变压器并联，导致负荷分配不合理。

②

各变压器所带的负荷与各自的短路阻抗标么值成反比，短路阻抗标么值大的变压器分担的负载小，短路阻抗标么值小的变压器分担的负载大。

③

系统规定，短路阻抗差要小于10%，并联容量要小于3倍。

变压器运行规程规定：电压变比不等和短路阻抗标么值不等的变压器，在任何一台都不会过载的情况下，可以并联运行。又规定：短路阻抗标么值不等的变压器并联运行，应当提高短路阻抗标么值大的变压器的二次电压（即适当的减小其电压变比），以使并联运行的变压器容量能得以充分利用。

26.10

变压器的空载合闸过程

空载合闸的电磁过程

空载合闸的定义：变压器副边开路，将原边接入电源称为空载合闸。

（1）建立方程式

设电源电压为

式中：α称合闸初相角。

Φ与原绕组交链的总磁通，以下认为是主磁通。

由于电阻压降i1R1很小，在过渡过程的初始阶段忽略不计：

（2）解方程

C——积分常数，由初始条件决定。

考虑到换路的边界条件：忽略铁心剩磁。磁通能突变。

式中

为稳态磁通最大值。

（3）对解的分析

①研究变压器空载过程就是研究Φ在铁心中的建立过程。

②合闸磁通Φ的大小，与合闸的初相角有关。

（a）时，合闸

结论：时合闸，变压器无过渡过程。直接进入稳态，又称理想合闸。

（b）当时，合闸

式中——为磁通的暂态分量，或自由分量是一常数。

为磁通的稳态分量或强制分量。

从开始经过半个周期即时，磁通Φ达到最大值：

结论：时，合闸变压器非周期分量最大。

当时，电流最大，该电流被称为空载合闸电流（空载激磁电流）。由于磁路饱和的结果，其相应的空载合闸电流将增大到正常稳态时空载电流的数十至近百倍，或达额定电流的数倍，励磁涌流，急剧增大到80～100倍。由于合闸时的初相角无法控制，因此保护装置应按最不利的情况考虑。

（4）考虑到线圈电阻的影响

实际空载电流快速衰减，实际的。

由于电阻存在，合闸电流将逐渐衰减，如图所示。衰减快慢由时间常数决定，是原绕组的全电感。一般小容量变压器衰减得快，约几个周波就达到稳定状态；大型变压器衰减慢，有的甚至可延续到20秒时间才可以衰减完毕进入稳态运行。

对三相变压器由于各相电压在时间相位上互差120度，故总会有一相处与空载电流达到最大或接近最大的情况。

励磁涌流对变压器本身无直接危害，设计时已经计及此因素，但是他会引起继电保护的误动作，故须设有防误动的措施，如大型的变压器合闸时长在一次绕组串入一个附加电阻，以加速其衰减，合闸后在把电阻切除。

26.11

变压器发热与冷却

26.11.1

变压器的发热与升温

温升

温升是变压器额定工作条件下，内部绕组允许的最高温度与环境温度之差,它取决于所用绝缘材料的等级。绕组的最高允许温度为额定环境温度加变压器额定温升，如40+65=105℃，为A级绝缘的耐热温度。这时变压器油面的最高温度为40+55=95℃，一般上层油温应工作在85℃以下，以控制油的老化不致太快

26.11.2

变压器的冷却

冷却方式

1）三相油浸自冷式

2）三相油浸风冷式

3）三相强迫油循环风冷式

4）三相强迫油循环水冷式