三繞組變壓器

三繞組變壓器的每相有3個繞組，當1個繞組接到交流電源後，另外2個繞組就感應出不同的電勢，這種變壓器用於需要2種不同電壓等級的負載。發電廠和變電所通常出現3種不同等級的電壓，所以三繞組變壓器在電力系統中套用比較廣泛。每相的高中低壓繞組均套於同一鐵心柱上。為了絕緣使用合理，通常把高壓繞組放在最外層，中壓和低壓繞組放在內層。

基本信息

• 中文名：三繞組變壓器

• 屬性：變壓器
• 套用領域：電力系統
• 繞組形式1：100/100/50
• 繞組形式2：100/50/100
• 繞組形式3：100/100/100

結構

額定容量是指容量最大的那個繞組的容量，一般容量的百分比按高中低壓繞組有三種形式100/100/50、100/50/100、100/100/100。

特性

3個變比：
k12=N1/N2≈U1/U2
k13=N1/N3≈U1/U3
k23=N2/N3≈U2/U3
負載運行時若不計空載電流I0,則，變壓器的磁勢平衡方程為
I1N1+I2N2+I3N3=0
I1+I2/k12+I3/k13=0
I1+I2'+I3'=0
簡化等效電路中的Z1=R1+jX1為1次側的阻抗，Z2'=R2'+jX2'為2次側折算到1次側的阻抗；Z3'=R3'+jX3'為3次側折算到1次側的阻抗，6個參數可以根據短路試驗求得。
Zk12=Rk12+jXk12=(R1+R2')+j(X1+X2')
Zk13=Rk13+jXk13=(R1+R3')+j(X1+X3')
Zk23'=Rk23'+jXk23'=(R2'+R3')+j(X2'+X3')
R1=1/2(Rk12+Rk13-Rk23')
X1=1/2(Xk12+Xk13-Xk23')
R2'=1/2(Rk12+Rk23'-Rk13)
X2'=1/2(Xk12+Xk23'-Xk13)
R3'=1/2(Rk13+Rk23'-Rk12)
X3'=1/2(Xk13+Xk23'-Xk12)
知道參數後就可以根據等效電路計算特性了。

特點

三繞組變壓器示意圖

在電力系統中最常用的是三繞組變壓器。用一台三繞組變壓器連線3種不同電壓的輸電系統比用兩台普通變壓器經濟、 占地少、維護管理也較方便。三相三繞組變壓器通常採用Y-Y-△接法, 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迴路,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
遠距離輸電系統中，第三繞組也可以接同步調相機以提高線路的功率因數。
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。
在電子設備中，也常採用多繞組變壓器，如電源變壓器。1和1┡為兩個相同的原邊繞組。它們可以串聯或並聯聯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。
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。

其它相關

在發電廠中套用

當發電廠需要用兩種不同電壓向電力系統或用戶供電時，或當變電站需要連線幾級不同電壓的電力系統時，通常採用三繞組變壓器。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，為了便於絕緣，高壓繞組通常都置於最外層。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整率和運行性能。降壓變壓器主要從便於絕緣考慮，將中壓繞組放在高壓、低壓繞組之間。根據國內電力系統電壓組合的特點，三相三繞組變壓器的標準連線組標號有YN，yn0，d11和YN，yn0，y0兩種。

容量配置和電壓比

三繞組電力變壓器各繞組的容量按需要分別規定。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。並以此作為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。

基本方程式和等值電路

三繞組變壓器負載運行時，主磁通同時與三個繞組的磁通相交鏈，由三個繞組的磁勢（電流與匝數和乘積）共同產生，因此，負載時的磁勢平衡方程式為三個繞組的磁勢之相量和等於勵磁磁勢相量（即空載電流與一次繞組匝數的乘積），將副邊折算到原邊後，變為三側電流之相量和等於空載電流相量。忽略空載電流，變為三側電流之相量和等於零。
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的還有各自的等值阻抗，且均為折算到一次側的數值。
仿照雙繞組變壓器的分析方法，列出電勢平衡方程式，即：
一次側電壓相量等於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壓降相量，以及二次繞組端電壓負相量之和；也等於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壓降相量，以及三次繞組端電壓負相量之和。
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、三次等值阻抗並聯，再懷一次等值阻抗串聯組成。兩個副繞組負載電流互相影響，當任一副繞組的電流變化時，不僅影響本側端電壓，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，應盡力減小原邊等值陰抗。

參數的測定和試驗

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，不論做哪兩側之間的短路試驗，都是將無關側開路，相關側一側加壓，另一側短路。
然後根據三個試驗所得值，由公式可算出每個繞組的折算到一次側的等值阻抗值。
公式的語言描述如下：
某一側的等值阻抗等於與該側有關的兩個試驗所得值之和，減去與該側無關的試驗所得值，得數除二。
如一次側的等值阻抗等於一、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，得數再除二。
由此可知，要減小一次側的等值阻抗，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誌與雙繞組變壓器相同，中壓繞組的首、末端下標換成了m。