第3节 电力变压器的电气参数和等值电路

第一节电力线路的电气参数计算变压器是一种静止的电器，是输送交流电时所使用的一种变电压和变电流的设备。它通过磁路的耦合作用把交流电从原边输送到副边，利用绕制在同一铁心上的原边绕组和副边绕组匝数的不同，把原边绕组的电压和电流从某种数量等级改变为副边绕组的另外一种等级。•变压器是电力网的主要元件之一，按其结构可以分为单相、三相；按绕组可分为双绕组、三绕组及自耦变等；按调压方式可分为无励磁调压和有载调压等类型。电力变压器为三相对称元件，其等值电路和参数可以只讨论一相的。一、双绕组变压器双圈变Ｔ形等值电路Γ形等值电路原边阻抗副边阻抗励磁阻抗激磁阻抗将励磁阻抗用移至电源侧，用导纳或三相励磁功率表示。高压侧电压在35kV及以下的配网变压器，励磁导纳中的功率损耗较小，可以忽略不计。在变压器铭牌或试验报告中，一般给出短路试验和空载试验的四个参数：短路试验短路试验是把变压器的一侧短接，另一侧加电压，直到短路侧的电流为额定值。测得变压器的有功损耗为短路损耗ΔPk负载损耗TR将变压器二次绕阻短路，在一次绕阻施加电压，当二次绕阻通过额定电流时，一次绕阻施加的电压与额定电压之比的百分数。Ｕk%短路阻抗百分数，在数值上与变压器短路电压百分数相等TTXRTX1.电阻变压器的电阻是通过变压器的短路损耗，其近似等于额定总铜耗。我们通过如下公式来求解变压器电阻：32232321010)3(3103TNNTNNTNkRUSRUSRIP　式中ＩN——变压器额定电流，A；ＵN——变压器额定电压，kV；ΔＰk——变压器负载损耗，kW；ＳN——变压器额定容量，kVA；ＲT——变压器一、二次绕组的总电阻，Ω32N2T10SUPRNk2.电抗在电力系统计算中认为，大容量变压器的电抗和阻抗在数值上接近相等，可近似如下求解：100US1003%2NN　　　NTNkUZIU10%10100%232NNkNNkTSUUSUUZ　　式中ＵN——变压器额定电压，kV；ＳN——变压器额定容量，kVA；ＺT、ＸT——ΩTTXR10%2NNkTSUUX空载试验空载试验是把变压器的一侧开路，另一侧加额定电压。这时测的的空载损耗包括一次绕组中的铜耗和铁心中的损耗。由于空载电流很小，绕组中的铜耗也很小，所以，可以近似认为空载损耗等于铁芯损耗。空载损耗ΔP0空载有功损耗TG空载电流百分数Ｉ0%表示变压器空载电流占额定电流的百分数。Ｉ0%ΔQ0TB3.电导变压器电导对应的是变压器的铁耗，近似等于变压器的空载损耗，因此变压器的电导可如下求解：32010NTUPG式中ＵN——变压器额定电压，kV；ΔＰ0——变压器空载损耗，kW；GT——变压器的励磁电导，S。励磁有功损耗4.电纳在变压器中，流经电纳的电流和空载电流在数值上接近相等，其求解如下：10010033100%0000NNNNNSQIUIUIII100%00NSIQ32010NTUQB式中Ｉ0%——空载电流百分数；Ｉ0——变压器空载电流，A；ＵN——变压器额定电压，kV；ΔQ0——变压器空载无功损耗，kvar；ＳN——变压器额定容量，kVA；ＢT——变压器励磁电纳，S励磁无功损耗32010100%NNTUSIB短路试验：负载损耗ΔPk；阻抗电压百分数Uk%空载试验：空载损耗ΔP0；空载电流百分数I0%式中，IN——变压器额定电流，A；UN——变压器额定电压，kV；ΔPk——变压器负载损耗，kW；SN——变压器额定容量，kVA；RT——变压器一、二次绕组的总电阻，ΩΔP0、ΔQ0——变压器空载有功损耗和空载无功损耗，kW、kvar；I0、I0%——变压器空载电流及空载电流百分数；(S)101032N0T32N0TUQBUPG)(10%10N2T32N2TSUUXSUPRNKNk1某降压变压所装有一台型号为SFL1-31500/110的变压器、变比为110/11，铭牌给出的试验数据为：ΔPk=190kW，Ｕk％=10.5，ΔP0=31kW，Ｉ0％=0.7。试求该变压器折算到高压侧的参数，并画出等值电路。2一台型号为SFL1-20000/110的电力变压器向10kV网络供电，变压器铭牌给出的试验数据为：ΔPk=135kW，Ｕk％=10.5，ΔP0=22kW，Ｉ0％=0.8。试求该变压器折算到高压侧的参数，并画出等值电路。两二、三绕组变压器三绕组变压器等值电路，其励磁回路仿照双绕组变压器的简化方法，可用导纳或者功率表示。高压侧三绕组变压器的每相有3个绕组，当1个绕组接到交流电源后，另外2个绕组就感应出不同的电势，这种变压器用于需要2种不同电压等级的负载。发电厂和变电所通常出现3种不同等级的电压，所以三绕组变压器在电力系统中应用比较广泛。中压侧低压侧三绕组变压器参数的求法与双绕组基本相同，用变压器空载和短路试验结果来计算。三绕组的短路试验在两两绕组间进行。•按三个绕组容量比的不同有三种不同的类型：100/100/100、100/50/100、100/100/50•按三个绕组排列方式的不同有两种不同的结构：升压结构：中压内，低压中，高压外降压结构：低压内，中压中，高压外1.电阻由于容量的不同，对所提供的短路损耗要做些处理•对于100/100/100然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻)(21)(21)(21122313313231222313121kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP322333222232211101010NNkTNNkTNNkTSUPRSUPRSUPR，，•对于100/100/50或100/50/100首先，将含有不同容量绕组的短路损耗数据归算为额定电流下的值。例如：对于100/100/50然后，按照100/100/100计算电阻的公式计算各绕组电阻。'232'2323'312'31314)2/(4)2/(kNNkkkNNkkPIIPPPIIPP2.电抗•根据变压器排列不同，对所提供的短路电压做些处理：然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻一般来说，所提供的短路电压百分比都是经过归算的%)%%(21%%)%%(21%%)%%(21%122313313231222313121kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU10%10%10%233222211NNkTNNkTNNkTSUUXSUUXSUUX，，三.自耦变压器的参数和数学模型就端点条件而言，自耦变压器可完全等值于普通变压器，但由于三绕组自耦变压器第三绕组的容量总小于变压器的额定容量，因此需要进行归算。对于旧标准：3')32()32(3')31()31(23')32()32(23')31()31(%%,%%,SSUUSSUUSSPPSSPPNkkNkkNkkNkk