(b)等效参数在低压侧
(a)等效参数在高压侧; (b)等效参数在低压侧
图2-24 例2-3变压器等值电路
2.3.3三绕组变压器
三绕组变压器等值电路中的参数计算原则与双绕组变压器的相同,等值电路如图(2-25)所示,下面分别确定各参数的计算公式。
图2-25 三绕组变压器等值电路
1.电阻
我国目前生产的变压器三个绕组的容量比按国家标准一般有三种类型:即:第Ⅰ类,100/100/100,三绕组容量都等于变压器的额定容量;第II 类,100/100/50,第三绕组容量仅为变压器额定容量的50%;第III类:100/50/100,第二绕组容量为变压器额定容量的50%。为了确定三个绕组的等值阻抗,要有三个方程,为此需要有三种短路试验的数据。三绕组变压器的短路试验是依次让一个绕组短路,按双绕组变压器来作的。如该变压器三个绕组容量都等于变压器额定容量,属于第Ⅰ类变压器,可由提供的三绕组间的短路损耗
,
,
,直接按下式求取各绕组的短路损耗。 (2-66)
(2-67)
然后按与双绕组变压器相似的公式计算各绕组的电阻
(2-68)
如该变压器三个绕组容量不同,即第三绕组容量仅为变压器容量的50%,或第二绕组容量仅为变压器容量的50%,属第II、III类变压器时,则制造厂提供的短路损耗是一对绕组中容量较小的一方达到它的额定电流,这时,应首先将各绕组间的短路损耗数据归算为额定电流下的值,再运用上述公式求取各绕组的短路损耗和电阻。例如,对100/50/100类型变压器,制造厂提供的短路损耗为
,
,其中
是
在第二绕组中流过它本身的额定电流,即二分之一变压器额定电流时测得的数据。因此,应首先将它们归算到对应于变压器的额定电流下的短路损耗:
(2-69)
之后利用损耗及等值电阻。
以及归算后得到的短路损耗,按式(2-68)(2-69)计算各绕组电阻短路
有时,三绕组变压器只给出一个最大短路损耗Pkmax,最大短路损耗是指两个100%容量绕组中流过额定电流,另一个100%或50%容量绕组空载时的损耗。
由Pkmax可求得两个100%容量绕组的电阻,另一绕组电阻就等于这两个绕组之一电阻的两倍。(变压器的设计原则:按同一电流密度选择各绕组导线截面积)计算公式为:
(2-70)
2.电抗
三绕组变压器按其三个绕组排列方式的不同有两种不同结构——升压结构和降压结构。升压结构变 压器的中压绕组最接近铁芯,低压绕组居中,高压绕组在最外层。降压结构变压器的低压绕组最靠近 铁芯,中压绕组居中,高压绕组仍在最外层。
各绕组排列方式虽有不同,但求取两种结构变压器电抗的方法并无不同,即由各绕组两两之间的短路电
压
、、求出各绕组的短路电压, (2-71)
(2-72)
再按与双绕组变压器相似的计算公式求各绕组的电抗
(2-73)
应该指出,求电抗和求电阻时不同,无论按新旧标准,制造厂提供的短路电压百分数总是归算到各绕组中通过变压器额定电流的数值。因此,第II、III类变压器对于短路电压不需要再进行归算了。求取三绕组变压器导纳的方法和求取双绕组变压器导纳方法相同。
例(2-4),一台220/121/10.5kV,120MVA,容量比100/100/50的Y0/Y0/△三相三绕组变压器(升压型),I0%=0.9,P0=123.1kW,短路损耗和短路电压百分数见下表。试计算励磁支路的导纳,各绕组电阻和等值漏抗。各参数归算到中压侧。
短路损耗(kW) 短路电压(%) 高压-中压 660 24.7 高压-低压 256 14.7 中压-低压 227 8.8 未归算到SN 已归算 解:
高中低压侧分别编号为1、2、3侧 1) 励磁支路导纳计算:
2) 各绕组电阻计算:
从而
3) 各绕组等值漏抗计算:
于是
结果说明:
低压绕组等值电抗呈现负值,由于变压器属降压结构,使得计算得到短路电压百分数为负值,但并不表示这种低压绕组具有容性漏抗。三绕组变压器中压绕组或低压绕组等值电抗为负值是常见现象,近似计算时可取为零。
2.3.4自耦变压器
自藕变压器可完全等值于普通变压器,如图2-26所示。自藕变压器的短路试验又和普通变压器的相同,自耦变压器的等值电路及参数求取与普通变压器相同,需要说明的是,三绕组自藕变压器的容量归算问题,因三绕组自藕变压器第三绕组的容量总是小于变压器的额定容量SN。而且,制造厂提供的短路试验数据中,不仅短路损耗Pk,甚至短路电压百分数Uk%有时也是未经归算的数值。如需这种归算,由前面已知,可将短路损耗及短路电压百分数进行归算。
(a)自藕变压器; (b)等值的三绕组变压器
图2-26自藕变压器可完全等值于普通变压器
短路损耗折算方法如下:
(2-74)
短路电压百分数应按下式折算:
(2-75)
例(2-5),一台三相三绕组(升压型)自藕变压器220/121/10.5kV,120MVA,容量比100/100/50的Y0/Y0/△,I0%=0.5,P0=90kW,短路损耗和短路电压百分数见下表。 短路损耗(kW) 短路电压(%) 高压-中压 430 12.8 高压-低压 228.8 11.8 中压-低压 280.3 17.58 未归算到SN 已归算 试计算
(1) 励磁支路的导纳,各绕组电阻和等值漏抗,各参数归算到中压侧。
(2) 变压器某一运行方式,高压侧向中压侧输送功率 P1+jQ1=108+j15.4MVA,低压侧向中压侧输送功率P3+jQ3=6+j42.3MVA,中压侧输出功率P2+jQ2=101.8+j40.2MVA,试检查变压器是否过载。
解:高中低压侧分别编号为1、2、3侧,该变压器额定容量SN=120MVA,低压绕组额定容量SN=0.5SN=60MVA,自藕部分变比k12=242/121=2,效益系数kη=1-1/2=0.5,公共绕组额定容量SN=0.5SN=60MVA。 变压器参数计算: 励磁支路导纳: