变压器的序电抗和等值电路分析

变压器是静止元件，其正序参数及等值电路与负序参数及等值电路是相同的。变压器的正序参数及等值电路在前面已作讨论。在短路电流计算中，常略去激磁支路以及阻抗中的电阻，仅用一电抗参数表示。

本节着重讨论变压器的零序等值电路和参数，以及在零序网络中变压器等值电路与外电路的连接问题。

1.普通变压器的零序电抗及等值电路

变压器的等值电路表征了一相一、二次侧绕组间的电磁关系。不论变压器通以哪一序的电流，都不会改变一相一、二次侧绕组间的电磁关系，因此，变压器的正序、负序和零序等值电路具有相同的形式。图8-8为不计绕组电阻和铁芯损耗时变压器的零序等值电路。

图8-8　变压器的零序等值电路

（a）双绕组变压器；（b）三绕组变压器

变压器的漏抗，反映了一、二次侧绕组间磁耦合的紧密情况。漏磁通的路径与所通电流的序别无关。因此，变压器的正序、负序和零序的等值漏抗也相等。

变压器的激磁电抗，取决于主磁通路径的磁导。当变压器通以负序电流时，主磁通的路径与通以正序电流时完全相同。因此，负序激磁电抗与正序的相同。由此可见，变压器正、负序等值电路及其参数是完全相同的。这个结论适用于电力系统中的一切静止元件。

变压器的零序激磁电抗与变压器的铁芯结构密切相关。图8-9所示为三种常见的变压器铁芯结构与零序激磁磁通的路径。

图8-9　零序主磁通的磁路

（a）三个单相的组式；（b）三相四柱式；（c）三相三柱式

对于由三个单相变压器组成的三相变压器相，每相的零序主磁通与正序主磁通一样，都有独立的铁芯磁路，如图8-9（a）所示，因此，零序激磁电抗与正序的相等。对于三相四柱式（或五柱式）变压器零序主磁通也能在铁芯中形成回路，磁阻很小，因而零序激磁电抗的数值很大。以上两种变压器，在短路计算中都可以取Xm0≈∞，即忽略激磁电流，把激磁支路断开。

对于三相三柱式变压器由于三相零序磁通大小相等，相位相同，因而不能像正序（或负序）主磁通那样一相主磁通可以经过另外两相的铁芯形成回路。它们被迫经过绝缘介质和外壳形成回路，如图8-9（c）所示，遇到很大的磁阻。因此，这种变压器的零序激磁电抗比正序激磁电抗小很多。在短路计算中，应视为有限值，其值一般用实验方法确定，大致是Xm0＝0.3～1.0。

2.变压器零序等值电路与外电路的连接(www.xing528.com)

变压器的零序等值电路与外电路的连接，取决于零序电流的流通路径，因而与变压器三相绕组连接形式及中性点是否接地有关。不对称短路时，零序电压（电势）是施加在线和大地之间的。根据这一点，我们可以从以下三个方面来讨论变压器零序等值电路与外电路的连接情况。

（1）当外电路向变压器某侧三相绕组施加零序电压时，如果能在该侧绕组产生零序电流，则等值电路中该侧绕组端点与外电路接通；如果不能产生零序电流，则从电路等值的观点看，可以认为变压器该侧绕组端点与外电路断开。根据这个原则，只有中性点接地的星形接法（用YN表示）绕组才能与外电路接通。

（2）当变压器绕组具有零序电势（由另一侧绕组的零序电流感生的）时，如果它能将零序电势施加到外电路上去，则等值电路中该侧绕组端点与外电路接通，否则与外电路断开。据此，也只有中性点接地的YN接法绕组才能与外电路接通。至于能否在外电路产生零序电流，则应由外电路中的元件是否提供零序电流的通路而定。

图8-10　三角形侧的零序环流

（3）在三角形接法的绕组中，绕组的零序电势虽然不能作用到外电路去，但能在三相绕组中形成零序环流，如图8-10所示。此时，零序电势将被零序环流在绕组漏抗上的电压降所平衡，相绕组两端电压为零。这种情况，与变压器绕组短接是等效的。因此，在等值电路中该侧绕组端点接零序等值中性点（等值中性点与地同电位时则接地）。

根据以上三点，变压器零序等值电路与外电路的连接，可用图8-11的开关电路来表示。

图8-11　变压器零序等值电路与外电路的连接

上述各点及开关电路也完全适用于三绕组变压器。

顺便指出，由于三角形接头的绕组漏抗与励磁支路并联，不管何种铁芯结构的变压器，一般励磁电抗总比漏抗大得多。因此，在短路计算中，当变压器有三角形接法绕组时，都可以近似的取Xm0≈∞。

3.变压器中性点经阻抗接地时的零序等值电路

变压器中性点经阻抗接地时，零序等值电路必须计及这一阻抗。这点与正序或负序等值电路不同（变压器中性点经阻抗接地时，在正序或负序等值电路中不必画出，因为此时流过中性点阻抗的电流为零）。例如图8-12（a）的YN，YN，d接线的变压器，Ⅰ侧中性点经阻抗Zn接地，Ⅱ侧直接接地。假设不对称故障在Ⅰ侧（即Ⅰ侧加零序电压），为了正确地作出零序等值电路，首先要查明零序电流的分布情况（注意到此时中性点接地阻抗上将流过三倍的零序电流）和中性线Zn上的零序电压降（为3ZnI·Ⅰ0）。在保持零序电流分布不变，各回路零序电压方程不变的条件下，可作出图8-12（b）的等值图，再参考前述的变压器零序等值电路的做法，就不难画出图8-12（c）所示的零序等值电路，其中Xm0支路可以除去（Xm0≈∞）。

4.自耦变压器零序等值电路

自耦变压器一般用于联系两个中性点接地的电力网，它本身的中性点一般也是接地的。中性点直接接地的自耦变压器的零序等值电路及其参数，等值电路与外电路的连接情况，短路计算中励磁电抗Xm0的处理等，都与普通变压器的情况相同。但应注意，由于两个自耦绕组共用一个中性点和接地线，因此，我们不能直接从等值电路中已折算的电流值求出中性点的入地电流。中性点的入地电流应等于两个自耦绕组零序电流实际有名值之差的三倍，如图8-13所示，即＝3（）。