帶平衡繞組變壓器

鐵心上繞有一個原繞組和幾個副繞組的變壓器。各個副繞組的匝數(shù)不同,則其端電壓也不同,因此多繞組變壓器可以向幾個不同電壓的用電設(shè)備供電。在電力系統(tǒng)中最常用的是三繞組變壓器。用一臺三繞組變壓器連接3種不同電壓的輸電系統(tǒng)比用兩臺普通變壓器經(jīng)濟、 占地少、維護管理也較方便。三相三繞組變壓器通常采用Y-Y-△接法（圖1）, 即原、副繞組均為Y接法,第三繞組接成△。△接法本身是一個閉合回路,許可通過同相位的三次諧波電流,從而使Y接原、副繞組中不出現(xiàn)三次諧波電壓。 這樣它可以為原、副邊都提供一個中性點。在遠距離輸電系統(tǒng)中，第三繞組也可以接同步調(diào)相機以提高線路的功率因數(shù)。

圖2a是單相三繞組變壓器結(jié)構(gòu)示意。

2b是其接線原理。在一個鐵心柱上同心地安放了 3個繞組。外層 1是高壓繞組，2和3分別是中壓和低壓繞組。一般低壓繞組是第三繞組。如果高壓繞組與外加電源電壓U1接通，則在中壓和低壓繞組中將出現(xiàn)不同的端電壓U2和U3。設(shè) 3個繞組的匝數(shù)為N1、N2和N3,感應(yīng)電動勢為E1、E2和E3,端電壓為U1、U2和U3,電流為I1、I2和I3,則三繞組變壓器有3個匝數(shù)比n12、n13和n23，即 n12＝N1/N2＝E1/E2≈U1/U2

n13＝N1/N3＝E1/E3≈U1/U3

n23＝N2/N3＝E2/E3≈U2/U3

三繞組變壓器的容量以 3個繞組中容量最大的那個繞組的容量表示。

在電子設(shè)備中，也常采用多繞組變壓器，如電源變壓器（圖3）。1和1┡為兩個相同的原邊繞組。它們可以串聯(lián)或并聯(lián)聯(lián)接以配合兩種不同的電源電壓。2、3、4、4┡均為副邊繞組,可輸出不同電壓以滿足不同的需要。它也可以保證各個電路相互隔離的要求。

當(dāng)發(fā)電廠需要用兩種不同電壓向電力系統(tǒng)或用戶供電時，或當(dāng)變電站需要連接幾級不同電壓的電力系統(tǒng)時，通常采用三繞組變壓器。三繞組變壓器有高壓、中壓、低壓三個繞組，每相的三個繞組套在一個鐵心柱上，為了便于絕緣，高壓繞組通常都置于最外層。升壓變壓器的低壓繞組放在高、中壓繞組之間，這樣布置的目的是使漏磁場分布均勻，漏抗分布合理，不致因低壓和高壓繞組相距太遠而造成漏磁通增大以及附加損耗增加，從而保證有較好的電壓調(diào)整率和運行性能。降壓變壓器主要從便于絕緣考慮，將中壓繞組放在高壓、低壓繞組之間。根據(jù)國內(nèi)電力系統(tǒng)電壓組合的特點，三相三繞組變壓器的標(biāo)準(zhǔn)連接組標(biāo)號有YN，yn0，d11和YN，yn0，y0兩種。

三繞組電力變壓器各繞組的容量按需要分別規(guī)定。其額定容量是指三個繞組中容量最大的那個繞組的容量，一般為一次繞組的額定容量。并以此作為100%，則三個繞組的容量配置有100/100/50、100/50/100、100/100/100三種。

三繞組變壓器的空載運行原理與雙繞組變壓器基本相同，但有三個電壓比，即高壓與中壓、高壓與低壓、中壓與低壓三個。

三繞組變壓器負(fù)載運行時，主磁通同時與三個繞組的磁通相交鏈，由三個繞組的磁勢（電流與匝數(shù)和乘積）共同產(chǎn)生，因此，負(fù)載時的磁勢平衡方程式為三個繞組的磁勢之相量和等于勵磁磁勢相量（即空載電流與一次繞組匝數(shù)的乘積），將副邊折算到原邊后，變?yōu)槿齻?cè)電流之相量和等于空載電流相量。忽略空載電流，變?yōu)槿齻?cè)電流之相量和等于零。

三繞組變壓器中，凡不同時與三個繞組相鏈的磁通都是漏磁通，其中僅與一個繞組相鏈而不與其它兩個繞組相鏈的磁通稱為自漏磁通；僅與兩個繞組相鏈而不與第三個繞組相鏈的磁通，稱為互漏磁通。每一個繞組的漏磁壓降，都受到另外兩個繞組的影響，因此，三繞組變壓器的漏電抗與雙繞組變壓器的漏電抗含義不一樣。為建立電壓平衡方程式和等值電路，引入了等值電抗的概念，高、中、低壓繞組的等值電抗包含各自繞組的自感電抗和繞組之間的互感電抗，與各繞組等值電抗相應(yīng)的還有各自的等值阻抗，且均為折算到一次側(cè)的數(shù)值。

仿照雙繞組變壓器的分析方法，列出電勢平衡方程式，即：

一次側(cè)電壓相量等于一次電流在一次等值阻抗上的壓降相量和二次電流折算值在二次等值阻抗上的負(fù)壓降相量，以及二次繞組端電壓負(fù)相量之和；也等于一次電流在一次等值阻抗上的壓降相量和三次電流折算值在三次等值阻抗上的負(fù)壓降相量，以及三次繞組端電壓負(fù)相量之和。

由磁勢平衡方程式和電壓平衡方程式可作出三繞組變壓器的簡化等值電路，它由二、三次等值阻抗并聯(lián)，再懷一次等值阻抗串聯(lián)組成。兩個副繞組負(fù)載電流互相影響，當(dāng)任一副繞組的電流變化時，不僅影響本側(cè)端電壓，而且另一副繞組的端電壓也會隨著變化。因為原邊電流由兩個副邊電流決定，原邊阻抗壓降同時受到兩個副邊電流的影響，而原邊電流在原邊等值阻抗上的壓降，直接影響副邊電壓。為了減小兩個副邊之間的相互影響，應(yīng)盡力減小原邊等值陰抗。

參數(shù)的測定和試驗

三繞組變壓器的短路試驗要分別做三次，即高中壓、高低壓、中低太，不論做哪兩側(cè)之間的短路試驗，都是將無關(guān)側(cè)開路，相關(guān)側(cè)一側(cè)加壓，另一側(cè)短路。

然后根據(jù)三個試驗所得值，由公式可算出每個繞組的折算到一次側(cè)的等值阻抗值。

公式的語言描述如下：

某一側(cè)的等值阻抗等于與該側(cè)有關(guān)的兩個試驗所得值之和，減去與該側(cè)無關(guān)的試驗所得值，得數(shù)除二。

如一次側(cè)的等值阻抗等于一、二次間的試驗所得值加上一、三次間的試驗所得值，減去二、三次間的試驗所得值，得數(shù)再除二。

由此可知，要減小一次側(cè)的等值阻抗，就必須減小一、二次間的等值阻抗和一、三次間的等值阻抗，增大二、三次間的等值阻抗值，升壓變壓器之所以將低壓繞組放在中間，就是為了使原邊具有較小的等值阻抗。

三繞組變壓器高壓繞組和低壓繞組的線端標(biāo)志與雙繞組變壓器相同，中壓繞組的首、末端下標(biāo)換成了m。