专题十一 三相变压器的并联运行（课件）-河南省对口招生《电压与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题十一 三相变压器的并联运行 《电压与变压器》（第5版） 高教社 考纲解读 知识点梳理和重点概念复习 真题或常考题讲解 内容归纳小结 考纲解读--常见考点 1.三相变压器并联运行的三个必须条件：变比相等（允许±0.5%-1%差值）、短路电压相等（允许±10%差值）、联结组别相同，其中联结组别不同绝对不可并联。 2.并联运行的优越性：保证供电可靠性（故障可切换备用）、提高经济性（随负载调台数），但台数过多不经济。 3.变比不等的危害：产生平衡电流，增加空载损耗，导致一台过载、一台轻载，降低设备利用率，需限制变比差值。 01 02 03 考纲解读--考试要求 理解变比和短路电压不等时的危害，能分析平衡电流、环流的产生及对设备的影响。 会描述Y,yn0和Y,d11联结组的并联步骤，说明用电压表检测接线正确性的方法（同相端子电压为0或极小）。 能准确复述并联运行的三个必须条件及允许差值，说明联结组别不同不能并联的原因（产生大环流）。 考查并联条件、各条件允许差值、联结组别含义等，如判断哪项不属于并联条件。 选择题 简答题 解释变比或短路电压不等的危害，或说明并联运行的优越性、必须条件。 实操分析题 判断关于并联条件、危害的表述正误，如“变比差值超1%可并联”的正误。 考纲解读--易考题型 知识点梳理和重点概念复习--知识点思维导图 知识点梳理和重点概念复习 在发电厂和变电站中，常采用两台或多台变压器并联运行方式。即将它们的一次绕组和二次绕组分别接到公共母线上，再将一次绕组母线接到电源上，二次绕组母线接到输出的电源线上，如图2-21所示。 一、变压器并联运行的优越性 变压器并联运行有很多优越性，主要有以下两点： (1)保证供电的可靠性 当某一台变压器发生故障或需要检修时，可以将它进行解列，即切断电源停止运行。将备用的变压器并列，参加运行，以便对用户连续供电，保证供电质量。 知识点梳理和重点概念复习 (2)能提高运行的经济性 根据负载在较长时间内的周期变化，调整并联运行变压器的台数，以提高变压器的运行效率。 在总容量相同的情况下，变压器并联运行的台数太多也是不经济的。一台大容量变压器的造价、基建投资、占地面积等都比多台的少。当然也要考虑生产的发展，负载是否一开始就能满足大容量变压器的要求，如果不满足，可以并联运行，随着负载的增加，相应增加并联变压器的台数。 知识点梳理和重点概念复习 二、变压器并联运行必须满足的条件 为了达到变压器安全可靠地并联运行，必须满足以下三个条件： (1)并联运行变压器的一次、二次绕组的额定电压分别相等，同时变比K相等。 (2)并联运行变压器的短路电压Uα相等。 (3)并联运行变压器的联结组别必须相同。 上述三个条件中，变比允许有微小的差别，实用中变压器变比差值一般不应超过±0.5%~1%。短路电压也不是太严格，可以有较小的差别，短路电压一般不得超过±10%。联结组别必须保证相同。如果联结组别不同的变压器的一次绕组接到同一电源上，其二次绕组的线电压相位不同，在变压器内部就要造成较大的环流，可使变压器绕组烧坏。因此，联结组别不同的变压器是绝对不能并联运行的。 知识点梳理和重点概念复习 三、变压器并联运行条件规定的原因 现在以单相变压器为例，说明变比不等和短路电压不等时并联运行的危害。 1.变压器的变比不等时的并联运行 两台单相变压器容量相同，联结组别相同，但变比不等。将两台变压器一次绕组并联后接入同一电源，二次绕组也作并联。变比不等的变压器并联运行示意图如图2-22所示。 知识点梳理和重点概念复习 (1)平衡电流的形成 从运行图中可以看出，由于两变压器一次绕组接入同一电源，两个一次绕组电压相等，均为u₁,若变比相等，K₁=K₂,则二次绕组电压应相等且等于u₂。并联后同样也应该等于u₂。但如果变比不等，两台变压器二次绕组的电动势有些差别，若K,略大于K₂,则E₂₂>E₂₁,两电动势差值 △E=E₂₂-E₂1,会在两二次绕组之间形成环流Ic。这个电流称为平衡电流，如图2-23所示。 平衡电流的大小同电动势的差值△E和二次绕组内阻抗Z₂、Z₂₂有关，其大小可用下面公式计算 知识点梳理和重点概念复习 (2)平衡电流的危害 平衡电流对变压器的并联运行是不利的，甚至是有危害的。变压器空载时，平衡电流Ic通过二次绕组电阻，增大了空载损耗。平衡电流越大，空载损耗越大，这是危害之一。当变压器有负载时，由于存在平衡电流，二次绕组电动势高的(即变比小的)那一台变压器输出电流增大，另一台变压器输出电流减小，若负载电流达到两台额定值之和，就使前者的输出电流超过其额定值而过载，后者则输出电流小于其额定值而处于低负载运行，这是危害之二。 知识点梳理和重点概念复习 平衡电流不通过负载，只在两个二次绕组内流通。它不是负载电流，但它占用了变压器的容量，增加了变压器的损耗。为了不使前者输出电流超过额定值，就得降低总负载，结果就使另一台变压器输出电流更小，使设备得不到充分利用。变比不同，并联运行时将产生平衡电流(也称环流),占用变压器容量，影响变压器功率输出，因此，对平衡电流应加以严格限制。 为了提高变压器并联运行的效率，通常规定空载环流不超过额定电流的10%,变比差值的绝对值不应大于1%,有关变压器标准中，这个差值不得超过0.5%。计算公式为 知识点梳理和重点概念复习 2.变压器短路电压不等时的并联运行 (1)短路电压不等时变压器的外特性 两台单相变压器容量相同，联结组别相同，变比相等，但短路电压有些差别，即Uk₁>Uk₂。这样两台变压器并联运行会出现什么结果呢?由变压器的短路测试可知，两台变压器的短路阻抗Zk₁>Zk₂。两台变压器一次绕组接于同一电源电压下，两台变压器的二次侧空载电压U₂₀₁、U₂₀₂是相等的。在变压器负载运行时，由于短路阻抗不等，外特性就不同。在额定电流时，短路阻抗大的变压器输出电压较低，短路阻抗小的变压器输出电压较高，如图2-24所示。 知识点梳理和重点概念复习 (2)变压器绕组内环流的产生 在两台变压器都输出额定电流且并联时，这两台变压器的输出电压不等，这两个输出的外特性电压的差值△U=U₂₂-U₂₁,也会在两绕组内产生环流。短路阻抗大的输出电压低，短路阻抗小的输出电压高，即U₂₂>U₂₁，环流的结果使短路阻抗大的输出电流减小，短路阻抗小的输出电流增大。这样就影响两台变压器对负载电流的分配。 知识点梳理和重点概念复习 实际上，当两台变压器并联后，它们具有相同的输出电压U₂和相同的电压降，其等效电路如图2-25所示。 从图中可以看出 即有 上式说明，当变压器并联运行时，负载电流的分配与各变压器的短路阻抗成反比。也就是说，短路电压大的输出电流小，短路电压小的输出电流大，如图2-26所示。 知识点梳理和重点概念复习 (3)并联变压器负载的分配 如上所述，当短路电压大的变压器满载时，短路电压小的变压器就要过载。反之，短路电压小的变压器满载时，短路电压大的变压器就处于轻载。变压器过载运行是不允许的，轻载运行是不经济的。因此，规定了并联运行的变压器的短路电压差值不得超过10%。 容量不同的变压器，一般具有不同的短路电压，容量差别越大，短路电压的差别也越大。因此，我国规定并联运行的变压器最大容量与最小容量的比例不能超过3:1。 知识点梳理和重点概念复习 3.三相变压器并联运行的步骤 三相变压器的并联运行，除满足变比相等，短路电压相等的条件外，还要求并联运行的变压 器有相同的联结组别和相同的相序接法，最好具有相同的容量。 (1)两台Y,yn0联结组的并联 两台Y,yn0联结组变压器并联时，可先按相同相序接好一次绕组，而二次绕组只接中性点。然后用电压表分别测量二次绕组出线端的三组同相端子。即测u1-ul′、v1-v1'、w1-w1′的电压，如图2-27所示。若每次所测得的读数均为0或极小，则说明引出线端标号正确，可以将其并联，接入负载母线。若有一相接反时，一定有两次测得的电压值为二次绕组的线电压值，那就要改变相序，重新测量，直到正确为止。 知识点梳理和重点概念复习 (2)两台Y,d11联结组的并联 图2-28为两台变压器Y,d11联结组并联示意图。首先将一次绕组按相同相序接好，再将u1和u1′用导线连接，然后用电压表测量其他两组端点之间的电压值，即v1-v1',w1-w1′,电压表的读数若是0或极小，说明接线正确，出线端标号也正确，可以将其并联。 对于维修后的变压器，特别要注意其联结组别。联结组别不同的变压器是不能并联运行的。 知识点梳理和重点概念复习 常考习题练习与讲解--选择题 1.下列属于三相变压器并联运行必须条件的是（ ） A.容量相同 B.额定电流相同 C.联结组别相同 D.额定功率相同 答案：C 解析：并联运行必须满足变比相等、短路电压相等、联结组别相同，容量、额定电流等无需相同，故联结组别相同是必须条件。 常考习题练习与讲解--选择题 2.变比不等的两台变压器并联运行时，产生的有害电流是（ ） A.励磁电流 B.平衡电流 C.负载电流 D.短路电流 答案：B 解析：变比不等导致二次绕组电动势有差值，形成在绕组内循环的平衡电流，增加损耗且影响负载分配，属于有害电流。 常考习题练习与讲解--选择题 3.三相变压器联结组别“Y,d11”中，“d”表示（ ） A.原边三角形联结 B.原边星形联结 C.副边三角形联结 D.副边星形联结 答案：C 解析：联结组别中，小写字母表示副边联结方式，“d”代表三角形联结，“Y”（大写）代表原边星形联结。 常考习题练习与讲解--选择题 4.为限制平衡电流，变比差值的绝对值一般不应超过（ ） A.0.5% B.1% C.5% D.10% 答案：B 解析：变比差值过大会导致平衡电流过大，通常规定其绝对值不超过1%，标准中更严格为0.5%，此处选一般规定值。 常考习题练习与讲解--选择题 5.两台短路电压不同的变压器并联运行，负载电流分配与（ ）成正比 A.短路电压 B.变比 C.1/短路阻抗 D.容量 答案：C 解析：负载电流分配遵循“Zk₁I₁=Zk₂I₂”，即与短路阻抗成反比，与1/短路阻抗成正比，故电流分配与此成正比。 常考习题练习与讲解--选择题 6.变压器并联运行不能提高的是（ ） A.供电可靠性 B.设备利用率 C.占地面积利用率 D.运行经济性 答案：C 解析：单台大容量变压器占地面积比多台并联少，并联台数多会降低占地面积利用率，故不能提高此项。 常考习题练习与讲解--选择题 7.Y,d11联结组变压器并联时，需先连接一次绕组同相序，再连接（ ）并测量其他端子电压 A.u1和u1′ B.v1和v1′ C.w1和w1′ D.中性点 答案：A 解析：Y,d11并联步骤为：一次同相序连接后，先连u1和u1′，再测v1-v1′、w1-w1′电压，判断接线正确性。 常考习题练习与讲解--选择题 8.当短路电压小的变压器满载时，短路电压大的变压器处于（ ） A.过载 B.满载 C.轻载 D.空载 答案：C 解析：短路电压大的变压器短路阻抗大，负载电流小，当短路电压小的满载时，其处于轻载状态，运行不经济。 常考习题练习与讲解--填空题 1.变压器并联运行时，空载环流不超过额定电流的______。 答案：10% 解析：为保证运行效率，空载环流需严格限制，通常规定不超过额定电流的10%，以减少损耗。 常考习题练习与讲解--填空题 2.三相变压器并联运行时，______不同会导致二次绕组线电压相位不同，产生大环流。 答案：联结组别 解析：联结组别决定线电压相位，不同则相位差大，形成大环流烧坏绕组，故必须保证相同。 常考习题练习与讲解--填空题 3.两台变比不等的变压器并联，______的变压器二次绕组电动势高，输出电流易过载。 答案：变比小 解析：变比小的变压器二次电动势高，平衡电流使其输出电流增大，负载时易超过额定值而过载。 常考习题练习与讲解--填空题 4.我国规定，并联运行变压器最大容量与最小容量的比例不能超过______。 答案：3:1 解析：容量差别过大会导致短路电压差别大，影响负载分配，故规定比例不超3:1，保证运行稳定。 常考习题练习与讲解--判断题 1.短路电压差值超过10%的两台变压器仍可并联运行。（ ） 答案：错误 解析：短路电压差值超过10%会导致负载分配严重不均，短路电压小的过载、大的轻载，故不允许并联。 常考习题练习与讲解--判断题 2.变压器并联运行的台数越多，越能提高经济性。（ ） 答案：错误 解析：总容量相同时，多台并联造价、占地增加，反而不经济，应根据负载合理调整台数。 常考习题练习与讲解--判断题 3.变比相等是三相变压器并联运行的必须条件之一。（ ） 答案：正确 解析：变比不等会产生平衡电流，影响运行安全和效率，故变比相等是并联运行的三个必须条件之一。 常考习题练习与讲解--判断题 4.Y,yn0联结组变压器并联时，若二次同相端子电压为线电压，说明相序接反。（ ） 答案：正确 解析：同相端子电压应为0或极小，若为线电压，表明相序接反，需调整后重新测量。 常考习题练习与讲解--简答题 1.简述变比不等的变压器并联运行时平衡电流的产生原因。 答案：变比不等时，两台变压器一次接同一电源，二次绕组电动势不同，存在差值△E，此电动势差会在二次绕组间形成环流（平衡电流），其大小与△E和绕组内阻抗有关。 常考习题练习与讲解--简答题 2.为什么短路电压不等会影响变压器并联运行的负载分配？ 答案：短路电压与短路阻抗成正比，并联时负载电流分配与短路阻抗成反比。短路电压小的变压器短路阻抗小，输出电流大；反之则电流小，导致负载分配不均，影响设备利用。 常考习题练习与讲解--简答题 3.简述Y,yn0联结组变压器的并联步骤。 答案：先按相同相序接好一次绕组，二次绕组只接中性点；再用电压表测二次同相端子（u1-u1′等）电压，若读数为0或极小，说明接线正确，可并联接入负载母线。 常考习题练习与讲解--简答题 4.变压器并联运行如何保证供电可靠性？ 答案：并联运行时，若某台变压器故障或需检修，可将其解列，投入备用变压器继续运行，避免用户供电中断，从而保证供电的连续性和可靠性。 课堂小结 重点复习知识点： 1.核心掌握并联运行的三个必须条件（变比、短路电压、联结组别相同）及允许差值，尤其是联结组别不同的危险性。 2.理解变比和短路电压不等的危害：变比不等产生平衡电流，增加损耗和过载风险；短路电压不等导致负载分配不均，影响设备效率。 3.熟悉Y,yn0和Y,d11联结组的并联步骤，掌握用电压表检测接线正确性的方法，确保实际操作安全。 4.明确并联运行的优越性及台数影响，合理规划台数以平衡可靠性与经济性，避免盲目增加台数造成浪费。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 感谢 观看 $$