一、定義:
分裂變壓器是將其中一個繞組(通常是低壓繞組)分裂成電路上不相連而在磁路上只有鬆散耦合的兩個繞組的變壓器。
二、分裂變壓器的特點:
變壓器中,低壓線圈分裂成額定容量相等的兩部分或者幾部分。分裂線圈之間沒有電的聯繫,而僅有較弱的磁聯繫。
分裂繞阻的每個支路可以單獨運行,也可以在額定電壓相同時並聯運行,低壓線圈分裂後,可以大大地增加高壓線圈與低壓線圈各分裂部分之間,以及低壓分裂線圈之間的短路阻抗,從而很好地限制網絡的短路電流,因此分裂變壓器在電力系統中得到廣泛的應用。
按其結構,分裂變壓器與普通變壓器的區別僅是各鐵芯柱上的低壓線圈本身,分裂變壓器的低壓線圈沒有串聯或並聯,而將始端和終端各自引出,其原理如圖1所示。
該圖所示為Y/△ 一△一11—11接線方式,即高壓線圈接成星形,兩個分裂的低壓線圈接成三角形,此外還有其他接線方式。
三、分裂變壓器的基本要求
分裂變壓器與普通變壓器,按其結構看,幾乎沒有什麼區別,其區別僅僅是在各鐵蒼柱上的低壓圈線本身.沒有串聯或並聯而將其始端和終端各自引出,無論採取哪種結構方式,其分裂的二次繞組之間磁的耦合是比較弱的,因此,對分裂變壓器的基本要求是:
1)低壓繞組線圈分裂的幾個部分與高壓線圈的絕緣結構,要求有足夠的電氣強度;
2)低壓線圈每一部分與高壓線圈之間的阻抗值要相等;
3)使用時,低壓線圈的每一部分可分別接到發電機或電動機上,且可同時運行,也可單獨運行,具有相同額定電壓的分裂線圈可以並聯運行;
4)結構要簡單,儘可能接近無分裂線圈變壓器的結構。
當然,分裂變壓器比起普通(無分裂)變壓器(在相同容量、電壓等級、調壓範圍及級數,總損耗和短路電壓等情況下)相比,材料消耗較多(包括硅鋼片、線圈用銅(鋁)量等),從而使變壓器的成本有所增加。
四、分裂變壓器的等值電路
三相繞組雙分裂變壓器,因為每相可看成3個繞組,其等值電路可用一般的星形等值電路來表示,如圖2所示。
五、分裂變壓器的特殊參數
1.當分裂繞組的幾個分支並聯成一個總的低壓繞組對高壓繞組運行時,稱為穿越運行,此時變壓器的短路阻抗稱為穿越阻抗。
2.當低壓分裂繞組的一個分支對高壓繞組運行時,你為半穿越運行,此時變壓器的短路阻抗稱為半穿越阻抗。
3.當分裂繞組的一個分支對另一個分支運行時,稱為分裂運行,此時變壓器的短路阻抗稱為分裂阻抗。
4.分裂阻抗與穿越阻抗之比稱為分裂係數,它是分裂變壓器的基本參數之一,一般為3——4。
5.三相雙繞組雙分裂變壓器,每相有三個繞組:一個不分裂的高壓繞組,它有兩個支路,但總是並聯的,實際上是一個繞組;兩個相同的低壓分裂繞組。故可以仿照三繞組變壓器,得到由三個等值阻抗組成的等值電路。 按照分裂阻抗的定義,分裂阻抗為兩個分支之間的阻抗,它等於兩分支短路阻抗之和,考慮到分裂繞組各分支排列的對稱性,所以各分支短路阻抗相等,等於二分之一的分裂阻抗,等於二分之一分裂係數倍的穿越阻抗。
穿越阻抗是兩分支關聯後對高壓繞組間的阻抗,即穿越阻抗等於高壓繞組的短路阻抗與分支短路阻抗的一半之和。所以有: 高壓繞組的短路阻抗等於穿越阻抗減去二分之一的分支短路阻抗;而分支短路阻抗等於二分之一分裂係數倍的穿越阻抗,所以高壓繞組的短路阻抗又等於一減去四分之一倍的分裂係數,再乘以穿越阻抗。
六、分裂變壓器的運行特性
由於分裂變壓器有較大的電抗,因此大機組發電廠採用分裂變壓器作為廠用變壓器和起動變壓器,在運行上有如下優點:
(1)限制短路電流顯著。當分裂繞組的一個支路短路時,由電網供給的短路電流經過分裂變壓器的半穿越電抗比穿越電抗大,故供給的短路電流要比雙繞組變壓器小,同時分裂繞組另一支路由電動機供給短路點的反饋電流,因受分裂繞組的限制,亦減少很多。從而保證了廠用母線上電氣設備的短路穩定性。
(2)當分裂繞組一個支路發生故障時,另一支路母線電壓降低比較少。同時,當分裂繞組一個支路的電動機自啟動,另一個支路的電壓幾乎不受影響。這樣就提高了廠用母線上所供電一半負荷的可靠性。
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