三相三繞組變壓器等效電路中阻抗的偽容性分析

鐵衛華

（云南水利水電職業學院電力工程系，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電路中。三相變壓器按其繞組個數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用在大中型變電站中，其三個繞組可以連接三個不同電壓等級，具備較強的供、輸、配電的聯絡性，在電網中有著重要的作用。

1.1 三相三繞組變壓器的特點

其由九個單相繞組構成，因為三相繞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。國家標準規定了五種組合形式即Y/y0，YN/y0，Y/yn0，YN/d11，Y/d11。

如圖1，現以YN/yn0/d11型三相三繞組變壓器為例進行分析，高壓側為YN型接線，中壓側為yn接線，低壓側為d型接線。高中壓側組成YN/y0組別；高低壓側組成YN/d11組別；中低側壓組成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稱性和三側繞組的漏感抗遠大于其漏電阻，故可以得到如圖2。在進行電路輸入輸出分析時應將其作為三端口電路元件，若作均為電路元件計算時（如短路計算時）則可視為一個星型接線。誠然，三相三繞組的各側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

計算三繞組變壓器的各側阻抗標幺值的公式為公式1，計算三繞組變壓器的各側阻抗實際值的公式為公式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%。據公式1計算得：高壓側阻抗標幺值為0.09、實際值為108.9Ω；低壓側阻抗標幺值為0.19、實際值為229.9Ω；中壓側阻抗標幺值為-0.01、實際值為-24.2Ω。由此，中壓側的實際值為負，根據電路理論，阻抗為負值時其性質為容性。事實上，中壓側只能是感性的，為此筆者特將此現象稱為“偽容性”。

2.2 工程計算中的處理方法

在工程實際計算中，一般采用將此負值作“0”處理，可以滿足計算精度的需要，在電力系統短路計算中常這樣做。筆者認為實際工程計算中，因為線路阻抗較大，這樣處理雖然不會影響計算結果，但是以“0”處理會使人誤解為在變壓器在運行中有“諧振現象”產生（事實上變壓器在運行時僅為感性，既無容性，又不可能產生諧振）。

3 原因及處理

3.1 產生所謂“偽容性”的原因

（1）三側繞組中產生的感應電動勢形成的磁通互相作用，有互相疊加或互相抵消的情況；

（2）三側繞組容量分配有時存在不一樣，如上例容量分配比為100/100/50，即高、中壓側容量一樣，低壓側為一半。在進行參數測量時，一般做三側分別通電，另兩側短路的短路試驗三次，從而得到兩兩一組的短路電壓百分比。

3.2 處理

在具體計算時乘以一個修正系數，該系數根據三側的磁通對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%），以消除以上原因對阻抗的影響，將修正系數乘以阻抗電壓百分比最小的那組數據，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后變為12%。經過修正系數處理的數據結果是一個很小的正值阻抗，上例中的中壓側阻抗標幺值變為+0.01，雖然這樣處理和以零值處理的結果相近，但變壓器運行時為感性的特點就體現出來了。

4 結論

三相三繞組變壓器由于存在三側感應電勢相互影響和容量分配不一致的情況，利用廠家短路試驗數據計算出的某側阻抗值可能為負，產生的容性現象為“偽容性”，在計算中可以引入修正系數將負值作正值小數值感性處理。