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1、三相变压器的连接组别1三相变压器的联接方式和联结组别的判定方法7快速判断三相变压器连接组别的方法22实验四 三相变压器联接组的判别24 三相变压器的连接组别一、Dyn11与Yyn0的区别三角形对星形接法,DYn11:D表示一次绕组为三角型接线,Y表示二次测绕组星型接线,n表示引出中性线,11表示二次测绕组的相角滞后一次绕组330度,用时钟的表示方法,假设一次测绕组为中心12点时刻,那么二测绕组就在11点位置Yyn0:高压星形连接、低压星形连接并引出中性线;Dyn11:高压三角形连接,低压星形连接并引出中性线。当低压三相负载不平衡时,低压线圈存在零序电流,Yyn0连接的变压器由于高压星形连接,零

2、序电流没有通路,所以低压零序电流产生零序磁通,从而感应出零序电势,也就是说相电压存在零序分量,使得三相相电压失去平衡,波形失真。而在Dyn11连接的变压器中,由于高压是三角形连接,高压线圈中也感应出零序电流,它所产生的零序磁通抵消低压所产生的零序磁通,相电压中就不存在零序分量了。所以说,Dyn11变压器比Yyn0变压器带不平衡负载的能力强。但 Yyn0变压器结构要简单些,一般在1600KVA以下小容量的的变压器中仍然可以采用这种接法。1)根据配电线路负荷的特点,美式箱变采用Dyn11结线,具有输出电压质量高、中性点不漂移、防雷性能好等特点。在箱变低压侧三相负荷不平衡时,由于零序电流和三次谐波电

3、流可以在高压绕阻的闭合回路内流通,每个铁心柱上的总零序磁势和三次谐波磁势几乎等于零,所以低压中性点电位不漂移,各项电压质量高;同样由于雷电流也可以在高压绕阻的闭合回路内流通,雷电流在每个铁心柱上的总磁势几乎等于零,消除了正、逆变换过电压,所以防雷性能好,但存在非全相运行问题,我公司采取在低压主开关加装欠压保护装置。2)Yyn0接线,当高压熔丝一相熔断时,将会出现一相电压为零,另两相电压没变化,可使停电范围减少至1/3。这种情况对于低压侧-9*3为单相供电的照明负载不会产生影响。若低压侧为三相供电的动力负载,一般均配置缺相保护,故此不会造成动力负载因缺相运行而烧毁。采用Dyn11和Yyn0联结组

4、别是根据用户要求确定。Dyn11与Yyn0相比优点如下:减少变压器损耗;降低谐波分量;有利于单相接地短路故障的切除;单相不平衡负荷可充分利用。配电变压器和组合式变压器联结组别(Dyn11与Yyn0联结)的特点以前的配电变压器大都采用Yyn0联结组别,现在国际上大多数国家的配电变压器采用Dyn0联结,究其原因,是由于采用Dyn11联结较之采用Yyn0联结有许多优点:1.三次谐波电流可在D联结的一次绕组内形成环流,使之不注入公共的高压电网中去。2.Dyn11联结变压器的零序阻抗比Yyn0联结变压器小得多,有利于低压单相接地短路故障的切除。以1000KVA变压器为例,对Yyn0联结,在变压器低压侧出

5、线端的单相短路电流仅7KA左右,而保护要求灵敏度为1.52倍,故变压器低压总开关电流不宜大于3.54.5KA,这样就很难对断路器在保持上下级选择性情况下合理整定好。而对Dyn11联结却因短路电流大得多,故能合理整合.3.Dyn11联结变压器允许中性线电流达到想电流的75%以上。因此其承受不平衡负载能力远比Yyn0联结变压器大。4.当高压侧一相熔丝熔断时,Dyn0联结变压器另两相负载仍可运行,而Yyn0联结却不行。目前,供配电系统的单相负载急剧增长,推广Dyn11联结变压器显得很有必要。国内多数制造厂生产的组合式变压器都采用Dyn11联结。进口的组合式变压器也以Dyn11联结为多。Dyn11联结

6、组合式变压器用于中性点绝缘系统配电网事可行的。因为高压侧为D联结,所以在D联结内有零序电流流通,当低压侧有不平衡负载时极限情况为单相短路。所以在Dyn11联结中,不存在低压侧不平衡负载会影响中性点电位位移的问题。还有,Dyn11联结变压器的单相短路电流与三相短路电流近似相等,这对选择熔丝是有利的。而Yyn0联结变压器的零序阻抗大于正序阻抗,单相短路电流要小于三相短路电流,在选择熔丝上要略微复杂些。据民用建筑电气设计规范规定,具有下列情况之一的,宜选用Dyn11联结的变压器:1.三相不平衡负载每相额定功率15%以上者。2.需要提高单相短路电流值,确保低压单相接地保护装置动作灵敏度者。3.需要限制

7、三次谐波含量者。二、变压器的连接组别有24种接法就像时钟一样的24点在变压器的联接组别中“Yn”表示一次侧为星形带中性线的接线,Y表示星形,n表示带中性线;“d”表示二次侧为三角形接线。“11”表示变压器二次侧的线电压Uab滞后一次侧线电压UAB330度(或超前30度)。变压器的联接组别的表示方法是:大写字母表示一次侧(或原边)的接线方式,小写字母表示二次侧(或副边)的接线方式。Y(或y)为星形接线,D(或d)为三角形接线。数字采用时钟表示法,用来表示一、二次侧线电压的相位关系,一次侧线电压相量作为分针,固定指在时钟12点的位置,二次侧的线电压相量作为时针。变压器接线方式有4种基本连接形式:“

8、Y,y”、“D,y”、“Y,d”和“D,d”。我国只采用“Y,y”和“Y,d”。由于Y连接时还有带中性线和不带中性线两种,不带中性线则不增加任何符号表示,带中性线则在字母Y后面加字母n表示。变压器接法与联结组 用于国内变压器的高压绕组一般联成Y接法,中压绕组与低压绕组的接法要视系统情况而决定。所谓系统情况就是指高压输电系统的电压相量与中压或低压输电系统的电压相量间关系。如低压系配电系统,则可根据标准规定决定。 高压绕组常联成Y接法是由于相电压可等于线电压的57.7%,每匝电压可低些。 1).国内的500、330、220与110kV的输电系统的电压相量都是同相位的,所以,对下列电压比的三相三绕组

9、或三相自耦变压器,高压与中压绕组都要用星形接法。当三相三铁心柱铁心结构时,低压绕组也可采用星形接法或角形接法,它决定于低压输电系统的电压相量是与中压及高压输电系统电压相量为同相位或滞后30电气角。 500/220/LVkVYN,yn0,yn0或YN,yn0,d11 220/110/LVkVYN,yn0,yn0或YN,yn0,d11 330/220/LVkVYN,yn0,yn0或YN,yn0,d11 330/110/LVkVYN,yn0,yn0或YN,yn0,d11 2).国内60与35kV的输电系统电压有二种不同相位角。 如220/60kV变压器采用YNd11接法,与220/69/10kV变压

10、器用YN,yn0,d11接法,这二个60kV输电系统相差30电气角。 当220/110/35kV变压器采用YN,yn0,d11接法,110/35/10kV变压器采用YN,yn0,d11接法,以上两个35kV输电系统电压相量也差30电气角。 所以,决定60与35kV级绕组的接法时要慎重,接法必须符合输电系统电压相量的要求。根据电压相量的相对关系决定60与35kV级绕组的接法。否则,即使容量对,电压比也对,变压器也无法使用,接法不对,变压器无法与输电系统并网。 3).国内10、6、3与0.4kV输电与配电系统相量也有两种相位。在上海地区,有一种10kV与110kV输电系统电压相量差60电气角,此时

11、可采用110/35/10kV电压比与YN,yn0,y10接法的三相三绕组电力变压器,但限用三相三铁心柱式铁心。 4)123.但要注意:单相变压器在联成三相组接法时,不能采用YNy0接法的三相组。三相壳式变压器也不能采用YNy0接法。 三相五柱式铁心变压器必须采用YN,yn0,yn0接法时,在变压器内要有 三相变压器2接成角形接法的第四绕组,它的出头不引出(结构上要做电气试验时引出的出头不在此例)。 5).不同联结组的变压器并联运行时,一般的规定是联结组别标号必须相同。 6).配电变压器用于多雷地区时,可采用Yzn11接法,当采用z接法时,阻抗电压算法与Yyn0接法不同,同时z接法绕组的耗铜量要

12、多些。Yzn11接法配电变压器的防雷性能较好。 7).三相变压器采用四个卷铁心框时也不能采用YNy0接法。 8).以上都是用于国内变压器的接法,如出口时应按要求供应合适的接法与联结组标号。 9).一般在高压绕组内都有分接头与分接开关相联。因此,选择分接开关时(包括有载调压分接开关与无励磁调压分接开关),必须注意变压器接法与分接开关接法相配合(包括接法、试验电压、额定电流、每级电压、调压范围等)。对YN接法的有载调压变压器所用有载调压分接开关而言,还要注意中点必须能引出。 三、变压器连接组别变压器的同一相高、低压绕组都是绕在同一铁芯柱上,并被同一主磁通链绕,当主磁通交变时,在高、低压绕组中感应的

13、电势之间存在一定的极性关系 同名端:在任一瞬间,高压绕组的某一端的电位为正时,低压绕组也有一端的电位为正,这两个绕组间同极性的一端称为同名端,记作“”。 变压器联结组别用时钟表示法表示 规定:各绕组的电势均由首端指向末端,高压绕组电势从A指向X,记为“ÈAX”,简记为“ÈA” ,低压绕组电势从a指向x,简记为“Èa”。 时钟表示法:把高压绕组线电势作为时钟的长针,永远指向“12”点钟,低压绕组的线电势作为短针,根据高、低压绕组线电势之间的相位指向不同的钟点。 确定三相变压器联结组别的步骤是: 根据三相变压器绕组联结方式(Y或y、D或d)画出高、低压绕组

14、接线图(绕组按A、B、C相序自左向右排列); 在接线图上标出相电势和线电势的假定正方向 画出高压绕组电势相量图,根据单相变压器判断同一相的相电势方法,将A、a重合,再画出低压绕组的电势相量图(画相量图时应注意三相量按顺相序画); 根据高、低压绕组线电势相位差,确定联结组别的标号。 Yy联结的三相变压器,共有Yy0、Yy4、Yy8、Yy6、Yy10、Yy2六种联结组别,标号为偶数 Yd联结的三相变压器,共有Yd1、Yd5、Yd9、Yd7、Yd11、Yd3六种联结组别,标号为奇数 为了避免制造和使用上的混乱,国家标准规定对单相双绕组电力变压器只有0联结组别一种。对三相双绕组电力变压器规定只有Yyn

15、0、Yd11、YNd11、YNy0和Yy0五种。 标准组别的应用 Yyn0组别的三相电力变压器用于三相四线制配电系统中,供电给动力和照明的混合负载; Yd11组别的三相电力变压器用于低压高于0.4kV的线路中; YNd11组别的三相电力变压器用于110kV以上的中性点需接地的高压线路中; YNy0组别的三相电力变压器用于原边需接地的系统中; Yy0组别的三相电力变压器用于供电给三相动力负载的线路中。 在变压器的联接组别中“Yn”表示一次侧为星形带中性线的接线,Y表示星形,n表示带中性线;“d”表示二次侧为三角形接线。“11”表示变压器二次侧的线电压Uab滞后一次侧线电压UAB330度(或超前3

16、0度)。 变压器的联接组别的表示方法是:大写字母表示一次侧(或原边)的接线方式,小写字母表示二次侧(或副边)的接线方式。Y(或y)为星形接线,D(或d)为三角形接线。数字采用时钟表示法,用来表示一、二次侧线电压的相位关系,一次侧线电压相量作为分针,固定指在时钟12点的位置,二次侧的线电压相量作为时针。 “Yn,d11”,其中11就是表示:当一次侧线电压相量作为分针指在时钟12点的位置时,二次侧的线电压相量在时钟的11点位置。也就是,二次侧的线电压Uab滞后一次侧线电压UAB330度(或超前30度)。 变压器接线方式有4种基本连接形式:“Y,y”、“D,y”、“Y,d”和“D,d”。我国只采用“

17、Y,y”和“Y,d”。由于Y连接时还有带中性线和不带中性线两种,不带中性线则不增加任何符号表示,带中性线则在字母Y后面加字母n表示。 三相变压器在电力系统和三相可控整流的触发电路中,都会碰到变压器的极性和联接组别的接线问题。变压器绕组的联接组,是由变压器原、次边三相绕组联接方式不同,使得原、次边之间各个对应线电压的相位关系有所不同,来划分联接组别。通常是采用线电压矢量图对三相变压器的各种联接组别进行接线和识别,对初学者和现场操作者不易掌握。而利用相电压矢量图来对三相变压器各种联接组别进行接线和识别,此种方法具有易学懂、易记牢,在实用中即简便又可靠的特点,特别是对Y/和/Y的联接组,更显示出它的

18、优越性。下面以实例来说明用相电压矢量图对三相变压器的联接组别的接线和识别的方法。 1)用相电压矢量图画出Y/接法的接线图 首先画出原边三相相电压矢量A、B、C,以原边A相相电压为基准,顺时针旋转到所要求的联接组。 Y/-11的联接组别,顺时针旋转了330后再画出次边a相的相电压矢量,此a相相电压矢量在原边A相与B相反方向-B的合成矢量上,由于原次边三相绕组A、B、C和a、b、c相对应,我们把次边a相绕组的头连接次边b相绕组尾,作为次边a相的输出线,由此在三角形接法中,只要确定了次边a相的连结,其他两相的头尾连接顺序和引出线就不会弄错。因此根据原次边相电压矢量便可画出Y/-11组接线图。 2)用

19、相电压矢量图来识别Y/接法的联接组别 Y/接法的联接组别,首先画出原边相电压矢量A、B、C,可以看出,次边a相绕组的尾连接C相绕组的头作为次边a相的输出线,由于次边a与原边A同相位,我们把次边a相相电压矢量画在原边相电压C和-A的中间,以原边A相为基准,顺时针旋转次边a相,它们之间的夹角为210,由此这个接线图是Y/-7组。 3)用相电压矢量图画出/Y接法的接线图 首先画出次边a、b、c三相相电压矢量图,以次边a相相电压矢量为基准,逆时针旋转到所要求联接组,再根据此矢量图画出该组别的接线图。 先画出/Y-5组的矢量图,再逆时针旋转150,画出原边A相相电压矢量,此A相相电压矢量上,因此根据此矢

20、量图便可画出/Y-5组的接线图可知,次边a、b、c三个头作为a、b、c三相的输出端,原边A的尾C的头,B的尾接A的头,C的尾接B的头分别作为A、B、C三相的输出端。 4)用相电压矢量图,识别/Y接法的联接组别 首先画出以次边a、b、c三相电压为基准的矢量图,再根据原边绕组的接法,只要将A相画在次边矢量上,以原边A相顺时针旋转到次边a相之间的夹角是多少,就知道该/Y的接线图它属于第几组。 识别图中/Y的接线图它属于几组,根据上面的方法,画出次边a、b、c三相相电压矢量图,从接线图中可以看出原边A相绕组的头连接B相绕组的尾作为原边A相引出线,因此我们把原边相电压矢量A画到次边矢量a和-b中间,而次

21、边C相绕组的头作为次边a相输出,因此我们把次边矢量C当成是矢量a调相来使用,然后以原边A相顺时旋转到次边a相,它们的夹角为270,因此这个接线图为/Y-9联接组。 由此可见,用相电压矢量图来对三相变压器各种联接组别进行接线和识别的方法简单易学,却在现场实践过程中具有很高的实用价值。四、浅析配电变压器的联结组别变压器连接组别似乎仍存在某些问题,本文仅从国家设计规范的角度,浅析为什么配电变压器宜选用联结组别的问题。 在解放前,我国配电变压器采用的联结组别基本上是系统,大陆解放后,学习苏联,引进苏联的技术和设备,因而沿用了原苏联的配电系统及其的联结组别。直到改革开放后,欧美日发达国家的技术及设备纷纷

22、涌人中闰大陆,国际上普遍采用的也逐渐成为配电变压器的联结方式的主流:然而,几十年来的习惯势力 仍然很大:设计院设计的图例符号常采用“”;国家相关标准及制造厂样本上之配电变压器联结组别也多表述为“或”(把“”置于前列位置),使得配电变压器的联结组别仍有不少写成(实际上井非工程设计所要求。首先,看看国家有关的设计规范。国标供配电系统设计规范第六章低压配电中第条明确阐述:“在及”系统接地型式的低压电网中,宜选用结线组别的三相变压器作为配电变压器。”为什么配电变压器宜选用联结呢?在编写该设计规范时,主编院(原机械部二院)已作了该规范的“条文说明”。在此结合笔者的浅识,作简要的分析。) 有利于抑制高次谐

23、波电流对结线的二相变压器,原边星形连接而无中线,故三次谐波电流不能流通。原边激磁电流波形为正弦波时,则铁芯中磁通为平顶波,副边感应电势波形所含高次谐波分量大;激磁电流中以三次谐波为主的高次谐波电流在原边接成三角形条件下,可在原边形成环流,与原边接成星形相比,有利于抑制高次谐波电流,在当前电网中接用电力电子元件、气体放电灯等日益广泛、其功率越来越大的情况下,会使得电流波形畸变。即使三相负荷平衡,中性线中也流过以三次谐波为主的高次谐波电流,配电变压器的原边(常为侧)采用三角形结线就抑制了此类高次谐波电流,这样就能保证供电波形的质量。) 有利于单相接地短路故障的切除原边(高压)接成三角形(接),绕组

24、内可通过零序循环电流(感应产生),因而可与低压绕组零序电流互相平衡、去磁,因此,副边(低压侧)零序阻抗很小;若原边(高压侧)星接(接),绕组不能流过零序电流,低压侧激磁时,其零序电流在变压器铁芯中产生零序磁通,但其磁路不能在铁芯内形成闭合,要走铁芯外面的空气,其磁阻很大,变压器的零序阻抗较大。若发生单相短路,其短路电流值就会相对地减小,致使在很多情况下,其单相接地短路电流几乎不能使低压断路器快速动作或使熔断器迅速熔断。通常,在相同的条件下,结线的变压器配电系统的单相短路电流为结线时的倍以上。因此,结线有利于单相接地短路故障的切除。当低压回路采用低压断路时,可考虑由三相过电流保护兼单相接地保护,

25、而不必单独设置单相接地保护。) 肩岂充分利用变压器的设备能力对于配电变压器,照明、空调、电炊、电热等餐厨家电伏单相负荷往往占很大比重。尽管在工程设计及安装时,尽可能将各个单相负荷均匀分布在三相上,而由于运行时的情况千变万化,有时可能出现三相严重不平衡现象。三相负荷不平衡、每相功率因数相差较大、变压器处于不对称运行状态,副边中性线就有电流通过。上述规范中第条明确规定:“在和系统接地型式的低压电网中,当选用结线组别的三相变压器时,其由单相不平衡负荷引起的中性线电流不得超过低压绕组额定电流的,且其一相的电流在满载时不得超过额定电流值。”这一规定十分明确地限制了结线时接用单相负荷的容量,从而限制了结线

26、配电变压器的使用此时,变压器设备能力不能充分利用。而11结线方式的变压器,对中性线电流没有限制,可达变压器低压侧之线(相)电流,从而能充分利用变压器的容量、发挥其设备能力,尤其适宜以单相负荷为主而出现三相不平衡的配电变压器。日前,国内大部分变压器生产厂所生产的配电变压器(无论是油变和干变)已同国际市场接轨,多采用11联结组别。只是对未改造好的老系统、在更换变压器时,个别的仍可采用0联结组别。三相变压器的联接方式和联结组别的判定方法目录一首端、尾端和同名端的概念1. 变压器绕组的路端子和首尾端2. 两个绕组的同名端3. 首端、尾端跟同名端的关系4. 同名端的测试方法二三相变压器的联结方式和联结方

27、式的标号1. 表示联结方式的字母符号2. 表示联结组别的数字符号3. 表示三相变压器结线状况的标号三三相变压器联结组别的判定方法1. Y-d形结线的变压器联结组别的判定方法2. D-y形结线的变压器联结组别的判定方法3. Y-y形结线的变压器联结组别的判定方法4. D-d形结线的变压器联结组别的判定方法5. Z形变压器的联结组别的判定方法四根据变压器组别标号绘制接线图的方法1. Y-y形接线的变压器结线图的绘制方法2. Y-d形和D-y形变压器结线图的绘制方法3. Z形变压器的结线组别的判定方法五三相变压器负序相量图的绘制方法(正文)在电力系统,三相变压器是最重要的高压电器设备之一。本文准备简

28、单介绍三相变压器的结线原理和结线方式,并且重点介绍怎样根据结线方式来判断三相变压器的联结线组别。所谓“联结组别”实际上就是弄清楚低压绕组上的电压的相位跟对应的高压绕组上的电压相位相比时,低压落后多大角度。当计算和分析三相电路时,必须搞清楚这个问题。并作相应的技术处理,否则,否则可能酿成重大事故。当前,国内书刊介绍的判别三相变压器的联结组别的方法有多种,基本上都是按线电压来判别的。可是,国际标准(我国已全面采用作为国家标准)中明确规定用相电压进行判断,在IEC标准中给出了相量示意图,但是并没有作解释。在美国的大学课本中(见文献1)介绍了相量图的画法和结线组别的分析方法。本文就是介绍这种方法的。在

29、学习介绍过程中,作者也提出了更简化的分析判定方法。一首端、尾端和同名端的概念1.变压器绕组的线路端子和首尾端三相变压器可以是由三个单相变压器通过外部连线组成,也可以制成一个整体的三相变压器。不管用哪种方法组成三相变压器,总得要把各个端子的用途标示出来。在国家标准中把用于连接电网络导线的端子称为线路端子。高压绕组的线路端子通常是用大写的A、B、C或U、V、W表示;低压绕组的线路端子通常是用小写a、b、c或u、v、w表示。见下图。图1 三相变压器的线路端子及其标记通常把跟线路端子连接的绕组那端称为首端(或始端),在我国,线路端子的符号就是绕组的首端符号。也就是说,首端没有专门的符号。把同一个绕组的

30、另一端称为尾端(或末端),高压绕组的尾端通常用大写的X、Y、Z表示;低压绕组的尾端通常用小写的x、y、z表示。见图1,这是我国的标记方法。但是,在文献1中,高压侧的首端是另有符号的。所用的符号是表示;低压侧则用表示。尾端则没有专用符号。这点跟我们国家不同。见上图的右图。2. 两个绕组的同名端在交流电路里,变压器的感应电压方向是跟绕组的缠绕方向紧密相关的。但是,当画电路图时,不便画出绕组的绕线方向,怎么办呢?用标出同名端的方法来解决。什么是同名端呢?请看下图:图2 绕组的同名端标记图中画的是变压器的部分铁芯和缠绕在铁芯上的绕组,黑点是极性标志。有四种情况。图(a)是把绕制方向相同的两个绕组的始端

31、作了标记(黑点);图(b)的两个绕组的总体绕向虽然是相反的,但是,从上面绕组的始端和下面绕组的末端看,绕组的绕向还是相同的,因此,它们也是同名端。可见,从绕组的缠绕方向看,可以这样决定同名端:处于同一铁芯柱上的两个绕组中,实际缠绕方向相同的两个端子就称为同名端。对图(c)和图(b)那样的绕制情况,用绕制方向判断同名端比较困难,可以用右手螺旋定则来判断。方法是:两个端子通入同一个电流时,绕组所产生的磁通是同向的,因而是相加的。这样的两个端子就是同名端。图中的细线就表示了磁通方向。可见,同名端除了能表示上述两个特点(表示绕组的缠绕方向相同和表示通电流后磁通相加)外,还可以表示: 如果把瞬变电流加到

32、一个端子后,另一个绕组的同名端的电位会提高。电流如果是从一侧的同名端进入,则从另一侧的同名端流出; 如果有一个交变磁通跟这两个绕组交链时,根据楞茨定律可知,在两个绕组感生的电压是同相的; 如果在一个绕组上供以电压,会在另一个绕组上感生一个同方向的电压。用上述方法标志同名端的方法,习惯上称为“减极性”表法。也称为“I,i0”联结法。应该说明的是:在图2中,不打黑点的另一对端子之间也称为同名端。如果把上图中的黑圆点全部易位,也还是“减极性”标法。可见,同名端取决于两个绕组的绕线方向。绕线方向相同的两个端子就是同名端。如果两个绕组绕向相反,可以把同名端标志也标反(见图2的b图),这样标法还是同名端标

33、法。还有一种标注法称为“加极性标注法”,也称I,i6联结法。这种标注法的特点是把绕组绕制方向相反的两个端子作为同名端。例如,当将图2中的同一铁芯柱上的其中一个圆点换一下位置,就变成“加极性”标注法了。因为目前的三相变压器大都是采用“减极性”标志的,所以,已经很少有人再提“加极性”和“减极性”的概念。但是,在本文的第四节也介绍了一下“加极性”的应用问题。3.首尾端和同名端的关系从定义来看,首端、尾端跟同名端似乎没有什么关系。但是,当判断结线的组别时,必须综合考虑不同端子的不同用途。另外,当首端确定以后,在“减极性”的情况下,人们都是要把极性标志加到高压和低压绕组的首端的。在“加极性”的情况下,人

34、们都是选择高压的首端和低压的尾端作为同性端的。4.同名端的测试方法如果在变压器上的极性没有标志或标志不清楚时,可以通过简单试验确定。当用直流法测定时,可用下图的结线方法。图中的E是干电池;K是开关。图3 用直流法检验变压器绕组的极性当把开关K闭合的瞬间,如果电压表(或直流毫伏表、毫安表)的指针向正方向偏转,就说明极性标志正确,是“减极性”。否则是“加极性”。理由:如果变压器绕组是按“减极性”标志的,当电流从一个绕组进入时,电流会从另一个绕组的同名端流出。也可以采用交流方法试验,其结线如图4所示。当电压表V2的读数低于V1时,表明图中的极性标志是正确的。如果电压表V2的读数高于V1时,表明图中的

35、极性标志是不正确的,应该是“加极性”的。理由:如图4那样标注时,是“减极性”标注。这样,变压器两个绕组上的电压就应该是同相的。当把非极性端短路时,电压表所测量的就是两侧电压之差,即读数V2小于读数V1 。否则,是加极性。图4 用交流检验变压器极性的结线二三相变压器的联结方式和联结方式的标号1.表示联结方式的字母符号三相变压器常见的联结方式有星形(Y形)、三角形(形)。也有开口三角形(V形)、自耦形和曲折形(Z形)。最常见的是星形和三角形。在图1的高压侧就是星形;低压侧就是三角形。但是,当画三相结线图时,很少用图1的表示方式,而是用下图所示的几种方法之一的。图5 常见的几种三相变压器结线图画法在

36、图5中,左面的图形是在我国文献资料中经常采用的画法;中间的图形是文献1(现行美国大学课本)中采用的画法;右面的图形则是在国际电工委员会(IEC)制定的电力变压器标准IEC 600761-1999中提供的画法。我国已经全盘采纳了这个标准,标准代码是GB 1094-1。不论采用哪种画法,总是要把高压绕组画到上方;把低压绕组画到下方的。由图5可见,在前两种画法中,都把同极性和端子名称表示出来了,是“减极性”还是“加极性”一目了然。从图中的标注方法看,都是按“减极性”标注的。但是,在IEC的画法中则没有把同名端标出来。但是,从所给出的标记中可以看出,IEC的标准也都是按“减极性”画的。另外,在美国课本

37、的接线端子标志中,把高压侧的端子上都加“H”(High),因为判别联结组的组别时,是以高压端为基准的。当把高压侧结成Y形,把低压侧也结成Y形时,我们就说这是Y-Y形结线;当把高压侧结成Y形,把低压侧结成三角形时,我们就说这是形结线;当把高压侧结成三角形,把低压侧结成Z形时,我们就说这是-Z形结线。在上述的每种结线方式中,又有多种结线方法可选。例如,在Y-Y形结线类型中有6种结线方法;在Y-形结线和-Y形结线类型中也各有6种结线方法。同样,在Y-Z和-Z结线中也各有6种结线方法。不过,基于安全、经济和实用的角度出发,许多结线方法是不宜采用的。例如,当用高压进行远距离输电时就,为了经济,高压侧就不

38、应该采用三角形结线;当用三台单相变压器组成三相变压器组时,为了避免三次谐波的影响,就不能采用Y-Y 形结线;为了安全,在某些情况下必须把中性点引出来等等。在我们国家的相应规定中,目前生产的变压器型号中,其组别编号只有Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0和Yy0等5种。其中的Yyn0联结组是在低压侧引出中性点,便于220V电器用户使用;YNd11主要是供高压输电使用。2. 表示联结组别的数字符号我们知道,对于单相变压器来说,高压侧的电压跟低压侧的电压之间的相位差,不是零度,就是180度。但是,对于三相变压器来说,情况就要复杂得多。它们之间的相位差在零至330度之间。间隔是30度。所谓三相变压

39、器的结线组别,就是给变压器的各种结线方法编的号码,从这些号码就可以知道变压器是怎样结线的。因此,判别三相变压器组别的工作,就是判别高压端的电压跟低压端的相应电压间的相位差是多大的问题。具体说,三相变压器的组别编号是根据低电压的相位落后于对应的高电压的相位角是多少而定的,跟一次侧和二次侧无关。怎样区分和表示不同的联结方法呢?根据变压器的国际标准(IEC 60076-1)和国内标准(GB 1094.1-1996)的规定大体是:三相变压器联结方式的编号是由字母和数字两部分组成的。例如:Yy4、Yd11、Dy11、YNd11等。其中的字母表示结线方式;数字表示结线的组别。具体介绍如下:根据国际标准和国

40、家标准的规定:“变压器高压、中压、低压绕组联结字母标志应按额定电压递减的次序标注”。在这里,要特别注意的是“按额定电压递减的次序标注”,而不是“按原边和副边的次序标注”。所以,当结线方式标志的排序为YNd时,并不是说一次侧一定是高压Y结线。具体说: Y形、三角形和Z形(也叫曲折形)结线的高压绕组用大写字母Y、D和Z分别表示;对应的低压绕组分别用小写字母y、d和z表示。对于Y形结线来说,高压侧的中性点引出线用大写的N字表示;低压侧的中性点引出线用小写的n字表示;对于自耦变压器的低压绕组用auto或a表示。例如:Dyn表示高压绕组是三角形结线;低压绕组是Y形结线,并有中性点引出;YNyn表示高压绕

41、组是星形联结,低压绕组也是星形联结,而且两个绕组都有中性点引出;YNautod或YNad表示由三台单相自耦变压器合组成星形联结,有中性点引出,且有三角形连接的第三绕组。3. 表示三相变压器联结状况的标号根据国际和国内标准的规定,三相变压器结线的组别是用时钟上时针的位置表示的。这种方法的最大特点是把高压侧的相量作为基准,并把它定位在时间为零点的位置。把低压侧的相量作为时针对待。如果低压相量落后高压的相量是30度,就相当是1点钟,因此,这种结线的组别编号就是“1”。又如,当低压侧的相量落后高压侧的相量是330度时,就相当是11点钟,因此就把这种结线的组别编号为“11”。用什么相量作为比较的标准呢?

42、在国内的书刊中,大都是用线电压的相量作比较的。而且是以AB 相的电压作比较标准。具体说:如果低压的线电压落后高压侧的相应相量以270度的话,它的组别编号就是“9”。但是,近几年的国际、国内标准都是采用相电压进行比较的方法。具体说是用相电压落后的角度来判定组别。文献1就是采用这种方法的。但是,问题来了:对于三角形结线来说,相电压就是线电压,那么,究竟采用哪个电压作相电压呢?解决方法是:把表示三角形结线的等边三角形相量的顶点a角做一个平分线,把这个平分线的相量就当作是A相的相电压。这当然是认为社定的。例如,图5是Yd结线的两个相量图的 图6 用相电压表示结线组别示意组合。显然,这是把低压侧的线电压

43、绕组跟高压的A相电压绕组共同缠绕在同一个芯柱上的情况。为了求出低压侧的假想相电压,必须把a角平分。由此可以知道:低压侧的相电压落后高压侧的相应相电压以30度。也就是说,这种结线的组号是“1”。如果想全面写出这种结线的代码就是Yd1。美国国家标准中规定,Yd形变压器就是采用Yd1。我国则采用Yd11。三三相变压器结联组别的判定方法因为本文是文献1的学习笔记,所以本文将以文献1的方法作为讨论的基础。这种方法的最大特点是用相电压作比较。三角形结线时的相电压是假想的。此外,作者根据这种基本画法,也提出了简化画法,供参考。1. Y-d形结线的变压器联结组别的判定方法例1:设Y-d形结线的三相变压器如图7

44、的(a)图所示,怎样判别其结线组别呢?答:文献1介绍的方法大体是这样:步骤1:画高压侧相量图 设三相电压对称,画出高压侧的三相正序相量图,并使相电压平行于X轴;(效果见图b)图7 画相量图求结线组别步骤2:画低压侧相量图 画低压侧的三角形相量:因为从图(a)可以看出:电压是跟同相。因此,相量是跟同相的。同理,相量是跟同相的;相量是跟同相的。这样,低压侧的三角形结线的相量就画出来了(见图c)。在这里,要特别注意的是:相量下标中的第一个字母是代表相量箭头儿的方向的,但是,在图中没有画出箭头儿。步骤3: 求假想的相电压 从三角形的中心向三角形的顶点a作一条引线。这条线就是假想的相电压。见图(c);步

45、骤4:求落后于的角度 从三角形的中心引一条平行于的平行虚线(见图c),这条线就代表高压侧的A相电压。由图(c)可见,这种接线方式的低压侧“相电压”落后于高压侧的A相电压的角度是30度,因此,图7(a)所示的三相变压器的接线组别属于“1组”,因此,其联结方式的标号是Yd1。这种画法是文献1给出的画法,也是本文介绍的基本方法。例2:对例1还有更简单的画法吗?答:作者认为,还可以把画法更简化一下。例如,对于图7所示的变压器组别可以用下述方法判断:步骤1:在X轴上画出(有箭头儿,但是,其他两个相电压可以不画);步骤2:因为跟高压端A相电压接在同一个芯柱上的低压是,所以,要把它画得跟平行并重合。但是,一

46、定要注意箭头方向。图8 Y-d1结线相量的简易画法步骤3:既然等腰三角型的a点和b点都定下来了,剩下的c点就应该按abc的正相顺序画出来;步骤4:作a角的平分线,并把它延长后,即可得低压相量。可以看出,它落后对应的高压的角度是30度。因此,这种结线方式的标号是Yd1。我认为,这种简化画法的特点是把高压相量和低压相量画到一个图上了。优点是简单(高压端只画一个电压即可)、直观(相位差用一个图显示,而且画出了箭头)。 例3:一台三相变压器,其一次是三角形结线,10.5 kV;二次是Y形结线,电压为110 kV,其联结图如下图所示,请用简化法找出其联结标号。图9 判断Yd11型结线的组别例题答:虽然一

47、次侧是三角形结线,但是,因为它的电压低于二次侧,所以,当画相量求解此问题时,根据规定还是要把高压的相量置于上方,并把高压作为标准。采用简易画法的步骤是:步骤1:在X轴上画出;步骤2:画出跟高压端A相绕组接在同一个芯柱上的低压;步骤3:按abc的正相顺序画出低压结线的三角形相量图;步骤4:作a角的平分线,并把它延长后,即可得低压相量。可以看出,它落后对应的高压的角度是330度。因此,这种结线方式的标号是Yd11。2. D-y形接线的变压器组别的判定方法例4:设Y-d形结线的三相变压器如10的(a)图所示,这是IEC标准提供的联结图。IEC采用的默认标志法是“减极性”的。怎样判别其结线组别呢?答:

48、首先画出高压侧的相量图,如图(b)所示。因为低压绕组的是跟高压侧的绕在同一个芯柱上的,所以,的相量将如图(c)所示。比较图(b)和(c)可知,这种联结方式的标号是Dy11。图10 求Dy11结线的标号例5:上述结线也可以用简化法求解吗?答:可以用简易方法画出。见图11。这种画法的特点是:把三相三角形画全;但是;低压侧的Y形只画一个相电压,这个相电压就是跟高压绕组在同一个铁芯柱上的那个电压,在本题里,就是电压,见图(b)。图11 D-y11形结线的相量图的简易画法因此,图11(a)的联结标号是Dy11。在图(b)中的虚线表示低压侧可能联结的电压。可以看出:这种结线方法有6种,而且都是奇数的。3Y

49、-Y形接线的变压器联结组别的判定方法例6:怎样对Y-Y结线的相量进行分析呢? 答:对Y-Y结线的分析比较简单。例如对下图的变压器结线图来说,首先要画出高压侧的相量图(见图b),然后再画低压侧的相量(见图c)。画低压侧相量的关键是把的相量画得跟相一致。因为,在这里,它们两个绕组是绕在同一个铁芯柱上的。由图可见,落后于的角度是120度,因此,这种结线是Yy4。图12 Yy形结线的相量图例7:可以用简化方法分析Y-Y结线的变压器吗?答:也可以把两个相量画到一个图上。见下图。画图的关键还是把处于同一个铁芯柱上的两个电压画成同相。然后确定低压落后的角度是多少。图中的虚线表示可能出现的的相量。也是有6种,

50、不过都是双数的。在本题里,跟同相;跟同相,因此,联结标号是Yy4。图13 Y-Y形结线的简化相量图4形接线的变压器联结组别的判定方法例8:下图是一种Dd形结线的三相变压器,试求其结线组别。答:其实,对形结线的变压器,按线电压分析也是很方便的。不过,我还是希望用相电压的方法进行分析,以便全文一致。图(b)是高压侧的正序相量图。电压是假想的相电压。图(c)是低压侧的相量图。为什么三角形要倒立着画?这是因为高压侧的电压是,跟它绕在同一铁芯柱上的低压是,画相量图时,二者必须是同相的。除了要满足这个要求之外,还必须满足低压相量也是正序的要求,因此,低压侧的相量只好倒立了。在低压侧的相量上也画出假想的a相

51、电压之后,低压的落后于高压侧的角度是多少也就确定了。从相量图看:与平行线的夹角是负30度;与平行线的夹角是正30度。因此,落后于的角度是300度,即这种结线的组号是Dd10。图14 Dd10结线三相变压器的相量图例9:可以用简化法求解例8吗?答:当然可以。下图就是简化分析图。为什么低压的相量要倒立,在上题中已经做过解释。这种画法的特点是把高压和低压的相量图画到一张图上。优点是容易判别角差。图15 Dd10结线三相变压器的简化相量图6Z形接线的变压器组别的判定方法 Z型接线变压器又称曲折联结形变压器。在结构上与普通三相芯式电力变压器相同,只是在低压侧的每相铁芯柱有两个绕组,其中一个绕组属于本相的

52、,在相位上跟本相的高压同相,但是,另一半电压取自另外的绕组。见下图。 图16 Z形结线三相变压器的相量图从相量图分析,跟高压A相同相的电压是。另外在这个基础上还有,合成低压是。跟的相位差是330度。因此,这种联结方法的标号属于Yz11。这样结线的好处是可以降低零序电流的影响。 四根据变压器联结组别标号绘制接线图的方法如果知道三相变压器的结线标号是可以画出它的具体结线图的。现举两例予以说明1. Y-y形接线的变压器结线图的绘制方法例10 已经知道三相变压器的编组号是Yy8,请画出三相变压器的联结图。问:(1)如果变压器是按“减极性”标志时怎样画?(2)如果变压器是按“加极性”标志时怎样画?图17

53、 Yy8结线的三相变压器相量图和结线图答:如果变压器是按“减极性”标注同名端时,其结线就应该是图(b)的样子。为什么?因为编号为Yy8时,就是说低压侧的a相电压落后高压侧的A相电压是240度。而从相量图可知,落后240度的位置跟同相。也就是说:这个位置就是,定下来以后,另外两个低压相量也就定下来了(按正序)。有了相量图,就可以结线了。图(b)是变压器按“减极性”标极性时的结线方法;图(c)是当变压器按“加极性”标极性时的结线法。2. Y-d形和D-y形变压器联结图的绘制方法例11已经知道三相变压器的编组号是Yd5,请画出三相变压器的联结图。问:(1)如果变压器是按“减极性”标志时怎样画?(2)

54、如果变压器是按“加极性”标志时怎样画?图18 Yd5形结线的三相变压器相量图和结线图答:Td5结线就是说低压侧的a相电压落后高压侧A相电压的角度是150度。因此,其相量图将如图(a)所示。由相量图可以看出:跟同相;跟同相;跟同相。根据这种相量关系和变压器的极性标记就可以绘制出结线图了。图(b)是“减极性”画法;图(c)是“加极性”画法。五三相变压器负序相量图的绘制方法我们在上面介绍的都是正序相量图的画法。正序相量的特点是三相相量ABC是沿逆时针方向旋转,但是,画相量图时,其ABC顺序是沿顺时针方向排列的。画逆相序相量图时则是相反的。它的三相相量的旋转方向是按ABC相序沿顺时针旋转的,但是,画相

55、量图时则是把ABC的顺序做逆时针方向排列的。下图就是对Yd1结线的三相变压器做出的逆相序相量图。可见,低压侧的负序电压超前相应的高压的相位是30度角。如果将此相量图跟图7的正序相量图相比,最大的差别有二:一是画相量图时,相序方向跟正序是相反的;二是判断低压跟高压的相位差时,是按低压超前高压的角度来衡量的。图19 Yd1形结线的三相变压器的逆序相量图图20是把两个相量画到一张图上的情况。图20 Yd1结线变压器的负序简化相量图其实,如果知道正序相量图,负序相量图也就可以知道了。因为对同一个结线标号的三相变压器来说,如果在正相序的情况下,低压相量落后相应的高压相量是多少度,其负相序的低压相量就超前于对应高压相量就是多少度。也就是说二者是镜像关系。以上述的Yd1结线的三相变压器来说,在正序的条件下,落后于以30度;在负序的条件下,就超前

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