变压器连接组别及绕组方式

变压器连接组别及绕组方式三相变压器的连接组一、三相绕组的连接方法常见的连接方法有星形和三角形两种。以高压绕组为例，星形连接是将三相绕组的末端连接在一起结为中性点，把三相绕组的首端分别引出，画接线图时，应将三相绕组竖直平行画出，相序是从左向右，电势的正方向是由末端指向首端，电压方向则相反。画相量图时，应将B相电势竖直画出，其它两相分别与其相差120°按顺时针排列，三相电势方向由末端指向首端，线电势也是由末端指向首端。三角形连接是将三相绕组的首、末端顺次连接成闭合回路，把三个接点顺次引出，三角形连接又有顺接、倒接两种接法。画接线图时，三相绕组应竖直平行排列，相序是由左向右，顺接是上一相绕组的首端与下一相绕组的末端顺次连接。倒接是将上一相绕组的末端与下一相绕组的首端顺次连接。画相量图时，仍将B相竖直向上画出，三相接点顺次按顺时针排列，构成一个闭合的等边三角形，顺接时三角形指向右侧，倒接时三角形指向左侧，每相电势与电压方向与星形接线相同。也就是说，相量图是按三相绕组的连接情况画出的，是一种位形图。其等电位点在图上重合为一点，任意两点之间的有向线段就表示两面三刀点间电势的相量，方向均由末端指向首端。连接三相绕组时，必须严格按绕组端头标志和接线图进行，不得将一相绕组的首、末端互换，否则会造成三相电压不对称，三相电流不平衡，甚至损坏变压器。二、单相绕组的极性三相变压器的任一相的原、副绕组被同一主磁通所交链，在同一瞬间，当原绕组的某一端头为正时，副绕组必然有一个电位为正的对应端头，这两个相对应的端头就称为同极性端或同名端，通常以圆点标注。变压器原、副绕组之间的极性关系取决于绕组的绕向和线端的标志。当变压器原、副绕组的绕向相同，位置相对应的线端标志相同（即同为首端或同为末端），在电源接通的时候，根据椤次定律，可以确定标志相同的端应同为高电位或同为低电位，其电势的相量是同相的。如果仅将原绕组的标志颠倒，则原、副绕组标志相同的线端就为反极性，其电势的相向即为反相。当原、副绕组绕向相反时，位置相同的线端标志相同，则两绕组的首端为反极性。两绕组的感应电势反相。如果改变原绕组线端标志，则两绕组首端为同极性，两绕组的感应电势同相。三、连接组标号的含义和表示方法连接组标号是表示变压器绕组的连接方法以及原、副边对应线电势相位关系的符号。连接组标号由字符和数字两部分组成，前面的字符自左向事依次表示高压、低压绕组的连接方法，后面的数字可以是0——11之间的整数，它代表低压绕组线电势对高压绕组线电势相位移的大小，该数字乘以30°即为低压边线电势滞后于高压边红电势相位移的角度数。这种相位关系通常用“时钟表示法”加以说明，即以原边线电势相量做为时钟的分针，并令其固定指向12位置，以对应的副边线电势相量做为时针，它所指的时数就是连接组标号中的数字。四、连接组标号的判定（一）Y，y0连接组标号原、副绕组都是星形连接，且原、副绕组都以同极性端做为首端，所以原、副绕组对应的相电势是同相位。先画出原边相电势相量图，再按原、副绕组相电势同相位画出副边相电势相量图，根据相电势与线电势的关系，画出线电势相量，再将副边的一个线电势相量平移到原边对应的线电势相量上，且令它们的末端重合，就可看出它们是同相的，用时钟表示法看，它们均指在12上，这种连接组标号就是Y，y0。（二）Y，y6连接组标号原、副绕组仍为星形接线，但各相原、副绕组的首端为反极性（画接线图时，原绕组不变，副绕组上下颠倒，竖直向下，电势正方向由末端指向首端），原、副绕组对应相电势反相。据此，按上述方法可画出相量图，并可知，原、副绕组相对应的线电势的相位移是180°，当原边线电势相量指向12时，对应的副边线电势相量将指在6的位置上，这种连接组标号就是Y，y6。原、副绕组均为星形连接的三相变压器，除了0、6两组连接组标号外，改变绕组端头标志，还可有2、4、8、10四个偶数的连接组标号数字。（三）Y，d11连接组标号原绕组做星形连接，副绕组为三角形顺接，各相原、副绕组都以同极性端为首端。按前述方法画出原、副绕组相电势相量图，再根据线电势和相电势的关系，画出线电势相量，将副边的一个线电势相量平移，使其末端与对应的原边线电势末端重合，可以看出，副边线电势滞后于对应的原边线电势相量330°，用时钟表示法可判定为Y，d11连接组标号。假如Y，d连接的三相变压器各相原、副绕组的首端为反极性，原绕组仍然不变，副绕组各相极性相反，且仍然顺接，按上述方法，就可判定是Y，d5连接组标号。将Y，d11和Y，d5中的副绕组端头标志逐相轮换，还将得到3、7、9、1四种连接组标号的数字。如上所述，连接组标号不仅与原、副绕组的连接方法有关，而且与它们的绕线方向及线端标志有关，改变这三个因素中的任何一个，都会影响连接组标号。连接组标号的数字共有12个，其中偶数和奇数各6个，凡是偶数的，原、副绕组的连接方法必定一致；凡是奇数的，原、副绕组连接方法必定不同。连接组标号是变压器并列运行的条件之一。五、连接组标号的测定测定连接组标号的方法有双电压表法、直流法和相位表法。现只学电压表法，测定连接组标号之前，通常应先测定原、副绕组的相对极性。（一）绕组极性的测定1、直流感应法：将高压边一相绕组的首端接电池正极，末端接电池负极，对应相低压边线端接检流计。按通电路时，若检流计指针正向偏转，则与检流计正极相连的必定是首端。若检流计反向偏转，则与检流计正极相连的必定是末端，按此确定标志，则原、副绕组的首端为同极性端。2、交流感应法：将同一相高、低压绕组的首端连接在一起，在高压边的两端加一个不超过250V的交流电压，然后分别测量高、低压边的电压，以及高、低压绕组末端间的电压。若高、低压绕组末端间电压等于高压边电压与低压边电压之差，说明高、低压边电压同相，即高„低压绕组的首端为同极性端。或高、低压绕组末端间电压等于高、低压边电压之和，说明高、低压边电压反相，即高、低压绕组的首端不是同极性端。（二）连接组标号的测定将高压边A端和低压边a端连接在一起，在高压边加一个不超过250V（最好为100V，便于计算）的三相交流电压，用电压表依次测量B相原边首端与B相副边首端、C相副边首端之间的电压，C相原边首端与C相副边首端间的电压。当B相原边首端与C相副边首端间的电压等于C相原边首端与B相副边首端间的电压，且二者均B相原、副边首端间的电压时，为Y，y0连接组标号；当B相原、副边首端间的电压等于B相原边首端与C相副边首端间的电压，且二者均小于C相原边首端与B相副边首端间的电压时，为Y，d11连接组标号。三相变压器的磁路系统和空载电势波形一、三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统主要分为两类：一类是各相磁路彼此无关，实际存在于三相变压器组中，巨型变压器为了便于制造和运输，多采用三相变压器组；另一类是各相磁路彼此关联，三铁心柱变压器的磁路就属于此类，大多数电力变压器都是三相三铁心柱变压器，它有耗材少、效率高、占地面积小、维护简便的特点。三相变压器组是由三台单相变压器组成的，所以每相的主磁通各有独立的磁路，各相磁路互不影响，而且长短相同，因此三相磁通对称时，三相励磁电流是对称的。三相铁心柱变压器是三相的整体，所以三相磁路是相互关联的，任何一相的主磁通都借助其它两相的铁心柱作为回路。这种磁路结构可以看成是三个单相变压器磁路合并演变而成。设想将三个单相铁心的一个铁心柱贴合在一起，则三相磁路都以中间的铁心柱构成回路，从而可以用一个公共铁心柱代替，通过公共铁心柱的磁通是三相磁通之和，由于三相电压对称，所以三相磁通的总和为零，即任何瞬间公共铁心柱的磁通均为零，因此可将中间的铁心柱省去，形成组合的铁心。为了制造方便，将三个铁心柱排列在一个平面内，成为常见的三相心式变压器。由于中间一相的磁路要比旁边两相的磁路短，在三相磁通对称的情况下，中间一相的空载电流较小，使三相空载电流不对称，但空载电流与负载电流相比小得多，这种不对称对负载运行的影响可以略去不计。二、三相绕组连接方法和铁心磁路系统对相电势波形的影响在学习单相变压器空载电流时知道，当主磁通为正弦波时，由于铁心磁路饱和的影响，励磁电流为尖顶波，其中除基波外，还含有较强的三次谐波和其它高次谐波。在三相变压器中，励磁电注中的基波分量是对称系统，可在三相绕组中互成回路而流通。励磁电流中的三相谐波分量，各相的相位差是3乘以360°，任何瞬间，三次谐波电流不但大小相等而且相位相同，在无中线的星形连接中无法流通。励磁电流也因三次谐波不能出现而接近正弦波，主磁通波形不再是正弦波而变成平顶波，它不仅有基波而且含有三次及其它高次谐波。基波磁通产生基波电势，三次谐波磁通产生三次谐波电势，因此合成相电势的波形具有尖顶特性。可知三次谐波磁通引起相电势的畸变，而三次谐波磁通的大小不仅与磁路饱和程度有关，而且与变压器的磁路系统有关。总之，三相变压器相电势的波形与绕组的连接方法和铁心磁路系统都有关系。（一）Y，y联结的三相变压器当变压器原、副绕组均为星型连接且无中线时，三次谐波电流不能在绕组中流通，因此励磁电流为正弦波，主磁通为平顶波，这种情况下，主磁通的三次谐波分量的大小与磁路系统的型式有关。在三相变压器组中，磁路各自独立，基波磁通和三次谐波磁通均沿铁心磁路闭合，其磁阻很小，因些三次谐波磁通很大，加上其频率为基波频率的3倍，使其感应的三次谐波电势相当大，结果使相电势的波形严重畸变，呈尖峰状，可能引起绕组绝缘击穿，但在线电势中因三次谐波电势互相抵消而仍为正弦波。在三相铁心柱变压器中，三相磁路彼此关联，三次谐波磁通不能通过铁心闭合，只能溢出铁轭，借助油和油箱壁等形成回路，磁阻很大，所以三次谐波磁通很小，因此主磁通和相电势波形都很接近正弦波。但是三次谐波磁通通过油箱壁等铁件，将在其中感生涡流而引起局部发热及附加涡流损耗。综上所述，三相变压器组不能采用Y，y连接，而三相铁心柱变压器可采用Y，y连接，但从附加损耗考虑，对于容量大、电压高的三相铁心柱变压器不宜采用Y，y连接。（二）D，y和Y，d连接的三相变压器变压器原边作三角形连接时，三次谐波电流可在三角形回路内流过，于是主磁通及其在原、副绕组中的感应电势都是正弦波。原边为星形连接而副边为三角形连接时，原边空载电流中的三次谐波分量不能流通，因而主磁通和相电势中似乎应出现三次谐波，但因副边为三角形连接，三次谐波电势便在闭合的三角形回路内形成三次谐波环流，副边闭合回路的感抗远远地大于电阻，所以三次谐波环流几乎滞后三次谐波电势90°，副边三次谐波环流建立的三次谐波磁通又几乎与该三次谐波环流同相，因此副边三次谐波环流建立的三次谐波磁通与主磁通中的三次谐波分量反向，因而抵消了主磁通中三次谐波分量的作用，使合成主磁通及其感应电势都接近正弦波。因此，三相变压器中只要原、副边中有一边接成三角形，则不论磁路系统如何，相电势波形都可接近于正弦波。这主要是因为主磁通决定于原、副绕组的总磁势，三角形连接的绕组在原边或副边所起的作用是一样的。为了改善电势波形，总希望原、副边至少有一边为三角形连接。三绕组变压器当发电厂需要用两种不同电压向电力系统或用户供电时，或都变电站需要连接几级不同电压的电力系统时，通常采用三绕组变压器。三绕组变压器有高压、中压、低压三个绕组，每相的三个绕组套在一个铁心柱上，为了便于绝缘，高压绕组通常都置于最外层。升压变压器的低压绕组放在高、中压绕组之间，这样布置的目的是使漏磁场分布均匀，漏抗分布合理，不致因低压和高压绕组相距太远而造成漏磁通增大以及附加损耗增加，从而保证有较好的电压调整率和运行性能。降压变压器主要从便于绝缘考虑，将中压绕组放在高压、低压绕组之间。根据国内电力系统电压组合的特点，三相三绕组变压器的标准连接组标号有YN，yn0，d11和YN，yn0，y0两种。一、容量配置和电压比三绕组电力变压器各绕组的容量按需要分别规定。其额定容量是指三个绕组中容量最大的那个绕组的容量，一般为一次绕组的额定容量。并以此作为100%，则三个绕组的容量配置有100/100/50、100/50/100、100/100/100三种。三绕组变压器的空载运行