三绕组变压器的特点和应用

【学习任务】（1）正确说出三绕组变压器的结构与原理。

（2）正确说出三绕组变压器的绕组布置原则与容量搭配方式。

（3）正确写出三绕组变压器的磁动势方程与等效电路。

微课1.2：三绕组变压器

在变电所或发电厂中，常有三种电压等级的发电和输电系统需要联系的场合，通常采用三绕组变压器。例如，如图1－15（a）所示，变电站中利用三绕组变压器由两个系统（电压等级为110 kV和220 kV）向一个负载（电压等级为330 kV）供电；如图1－15（b）所示，发电机端电压为10 kV，利用三绕组变压器把发电机发出来的电能同时送到110 kV和220 kV的输电系统中去。

当然也可以采用两台双绕组变压器，但在一定情况下，采用三绕组变压器较经济，且维护也方便一些，因而三绕组变压器得到较广泛的应用。

图1－15　三绕组变压器应用示意图

1.三绕组变压器结构

三绕组变压器每相有高、中、低三个绕组，一般铁芯为心式结构，三个绕组同心地套在同一个铁芯柱上。如图1－16所示，为绝缘方便起见，高压绕组1应放在最外边。至于低、中压绕组，根据相互间传递功率较多的两个绕组应靠得近些的原则，用在不同场合的变压器有不同的安排。如用于发电厂的升压变压器，大多是由低压向高、中压侧传递功率，一般应采用中压绕组2放在最里边、低压绕组3放在中间的方案，如图1－17（a）所示；用于变电所的降压变压器，大多是从高压侧向中、低压侧传递功率，故应选用低压绕组放在最里面的方案，如图1－17（b）所示。

图1－16　三绕组变压器结构与原理

（a）三绕组变压器结构示意图；（b）三绕组变压器原理示意图
1—高压绕组；2—中压绕组；3—低压绕组

图1－17　三绕组变压器的绕组布置图

（a）升压变压器；（b）降压变压器

三绕组变压器的任意两绕组间仍然按电磁感应原理传递能量，这一点和双绕组变压器没什么区别。下面介绍三绕组变压器与双绕组变压器在容量、短路电压、变比、方程、等值电路、参数等方面的不同点。

2.容量和阻抗电压

根据供电的实际需要，三个绕组的容量可以设计得不同。变压器铭牌上的额定容量是指其中最大的一个绕组的容量。如果将额定容量作为100，则按国家标准，我国现在制造的三绕组变压器三个绕组容量的搭配见表1－2。

表1－2　三绕组容量搭配

注意：三绕组的容量仅代表每个绕组通过功率的能力，并不是说三绕组变压器在具体运行时，同时按此比例传递功率。

三绕组变压器铭牌上的阻抗电压有三个，以高压侧为110 kV电压的变压器为例，按图1－17（a）所示方案排列时，uk12＝17%，uk13＝10.5%，uk23＝6%；按图1－17（b）所示方案排列时，uk12＝10.5%，uk13＝17%，uk23＝6%。由此可以看出，绕组的排列情况会影响阻抗电压的大小。这是因为两个绕组相距越远，漏磁通越多，其漏阻抗或阻抗电压就越大。所以，对于将功率从低压向中、高压输送的升压变压器，应把低压绕组放在高、中压绕组之间，以降低低压与高、中压的阻抗电压。

3.变比、磁势方程、等值电路

1）变比

三绕组变压器有三个变比：

式中　k12，k13，k23——变比；

N1，N2，N3，U1N，U2N，U3N——1、2、3绕组的匝数和额定相电压。

2）磁势方程

三绕组变压器负载运行时，磁势平衡方程为

式中　——负载时通过绕组1、2、3的电流；

——空载时的电流。

3）等值电路(www.xing528.com)

根据等值原则，可以得到折算到一次侧的三绕组变压器的等值电路，如图1－18所示。

图1－18　三绕组变压器的简化等值电路

在图1－18中，Z1、Z2、Z3分别为三个绕组的等值复阻抗，（打“′”表示折算值）。分别为三个绕组的等值电抗，等值电抗为常数；分别为三个绕组的等值电阻；r1、x1组成一次侧回路；组成二次侧回路。

自测题

答案1.4

一、填空题

1.三绕组变压器的铁芯一般为________结构。

2.三绕组变压器的________绕组应该放在最外侧。

3.三绕组变压器的升压变压器一般将__________绕组放在最里面，降压变压器一般将________绕组放在最里面。

4.三绕组变压器的磁动势平衡方程为________。

5.三绕组变压器有三个变比，分别为k12＝________、k13＝________、k23＝________。

二、选择题

1.三绕组变压器铭牌上的额定容量为（　　）。

A.最大的绕组额定容量　B.最小的绕组额定容量

C.各绕组额定容量之和　D.各绕组额定容量的平均值

2.三绕组降压型变压器的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为（　　）。

A.高、中、低　B.低、中、高　C.中、低、高　D.中、高、低

3.三绕组升压型变压器的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为（　　）。

A.高、中、低　B.低、中、高　C.中、低、高　D.中、高、低

三、判断题

1.三绕组变压器高、中、低三绕组的排列顺序应以一次侧与二次侧较近为原则。（　　）

2.三绕组变压器铭牌上的阻抗电压只有一个。（　　）

3.三绕组变压器三个绕组的容量必须相同。（　　）

4.三绕组的容量仅代表每个绕组通过功率的能力，并不是说三绕组变压器在具体运行时，同时按此比例传递功率。（　　）

四、简答题

1.为什么要采用三绕组变压器？

2.三绕组变压器的额定容量是指什么容量？