三相三繞組變壓器等效電路中阻抗的偽容性分析

鐵衛(wèi)華

（云南水利水電職業(yè)學(xué)院電力工程系，云南 昆明 650201）

1 三相三繞組變壓器的等效電路

變壓器若按其繞組相數(shù)不同可分為單相變壓器和三相變壓器，其中單相變壓器主要是使用在照明線路和電子電路中，三相變壓器主要使用于電網(wǎng)電路中。三相變壓器按其繞組個(gè)數(shù)不同又可分為三相雙繞組變壓器和三相三繞組變壓器。三相三繞組變壓器常被應(yīng)用在大中型變電站中，其三個(gè)繞組可以連接三個(gè)不同電壓等級(jí)，具備較強(qiáng)的供、輸、配電的聯(lián)絡(luò)性，在電網(wǎng)中有著重要的作用。

1.1 三相三繞組變壓器的特點(diǎn)

其由九個(gè)單相繞組構(gòu)成，因?yàn)槿嗬@組可接成星形和三角形，且繞組本身的纏繞方向又有兩種，所以可以組成很多種不同類型的變壓器。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了五種組合形式即Y/y0，YN/y0，Y/yn0，YN/d11，Y/d11。

如圖1，現(xiàn)以YN/yn0/d11型三相三繞組變壓器為例進(jìn)行分析，高壓側(cè)為YN型接線，中壓側(cè)為yn接線，低壓側(cè)為d型接線。高中壓側(cè)組成YN/y0組別；高低壓側(cè)組成YN/d11組別；中低側(cè)壓組成YN/d11組別。

1.2 三相三繞組電力變壓器的等效電路

由于考慮三相繞組的對(duì)稱性和三側(cè)繞組的漏感抗遠(yuǎn)大于其漏電阻，故可以得到如圖2。在進(jìn)行電路輸入輸出分析時(shí)應(yīng)將其作為三端口電路元件，若作均為電路元件計(jì)算時(shí)（如短路計(jì)算時(shí)）則可視為一個(gè)星型接線。誠然，三相三繞組的各側(cè)等效阻抗均為感性阻抗。

2 三相三繞組變壓器等效電路中阻抗的偽容性的出現(xiàn)

計(jì)算三繞組變壓器的各側(cè)阻抗標(biāo)幺值的公式為公式1，計(jì)算三繞組變壓器的各側(cè)阻抗實(shí)際值的公式為公式2：

圖1 YN/yn0/d11型三相三繞組變壓器原理接線圖

圖2 三相三繞組變壓器簡(jiǎn)化等值電路圖

2.1 以SFS7-40000/220/121/6.3型三相三繞組變壓器為例說明

該變壓器的基本參數(shù)如下：空載損耗為38kW，短路損耗為147 kW，空載電流百分比為0.9%，容量分配比為100/100/50，阻抗電壓百分比為高-中（1-2） 為8%，高-低（1-3） 為28%，中-低（2-3） 為18%。據(jù)公式1計(jì)算得：高壓側(cè)阻抗標(biāo)幺值為0.09、實(shí)際值為108.9Ω；低壓側(cè)阻抗標(biāo)幺值為0.19、實(shí)際值為229.9Ω；中壓側(cè)阻抗標(biāo)幺值為-0.01、實(shí)際值為-24.2Ω。由此，中壓側(cè)的實(shí)際值為負(fù)，根據(jù)電路理論，阻抗為負(fù)值時(shí)其性質(zhì)為容性。事實(shí)上，中壓側(cè)只能是感性的，為此筆者特將此現(xiàn)象稱為“偽容性”。

2.2 工程計(jì)算中的處理方法

在工程實(shí)際計(jì)算中，一般采用將此負(fù)值作“0”處理，可以滿足計(jì)算精度的需要，在電力系統(tǒng)短路計(jì)算中常這樣做。筆者認(rèn)為實(shí)際工程計(jì)算中，因?yàn)榫€路阻抗較大，這樣處理雖然不會(huì)影響計(jì)算結(jié)果，但是以“0”處理會(huì)使人誤解為在變壓器在運(yùn)行中有“諧振現(xiàn)象”產(chǎn)生（事實(shí)上變壓器在運(yùn)行時(shí)僅為感性，既無容性，又不可能產(chǎn)生諧振）。

3 原因及處理

3.1 產(chǎn)生所謂“偽容性”的原因

（1）三側(cè)繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)形成的磁通互相作用，有互相疊加或互相抵消的情況；

（2）三側(cè)繞組容量分配有時(shí)存在不一樣，如上例容量分配比為100/100/50，即高、中壓側(cè)容量一樣，低壓側(cè)為一半。在進(jìn)行參數(shù)測(cè)量時(shí)，一般做三側(cè)分別通電，另兩側(cè)短路的短路試驗(yàn)三次，從而得到兩兩一組的短路電壓百分比。

3.2 處理

在具體計(jì)算時(shí)乘以一個(gè)修正系數(shù)，該系數(shù)根據(jù)三側(cè)的磁通對(duì)阻抗的影響作用和容量分配情況不同取1.1至1.5（主要基于低限為增加10%的影響度，高限為容量平衡50%），以消除以上原因?qū)ψ杩沟挠绊?，將修正系?shù)乘以阻抗電壓百分比最小的那組數(shù)據(jù)，如上例中高-中（1-2）阻抗電壓百分比為8%，考慮容量分配不均因素乘以1.5后變?yōu)?2%。經(jīng)過修正系數(shù)處理的數(shù)據(jù)結(jié)果是一個(gè)很小的正值阻抗，上例中的中壓側(cè)阻抗標(biāo)幺值變?yōu)?0.01，雖然這樣處理和以零值處理的結(jié)果相近，但變壓器運(yùn)行時(shí)為感性的特點(diǎn)就體現(xiàn)出來了。

4 結(jié)論

三相三繞組變壓器由于存在三側(cè)感應(yīng)電勢(shì)相互影響和容量分配不一致的情況，利用廠家短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出的某側(cè)阻抗值可能為負(fù)，產(chǎn)生的容性現(xiàn)象為“偽容性”，在計(jì)算中可以引入修正系數(shù)將負(fù)值作正值小數(shù)值感性處理。