變壓器連接組別及繞組方式

1、三相變壓器的連接組一、三相繞組的連接方法常見的連接方法有星形和三角形兩種。以高壓繞組為例，星形連接是將三相繞組的末端連接在一起結(jié)為中性點，把三相繞組的首端分別引出，畫接線圖時，應(yīng)將三相繞組豎直平行畫出，相序是從左向右，電勢的正方向是由末端指向首端，電壓方向則相反。畫相量圖時，應(yīng)將b 相電勢豎直畫出，其它兩相分別與其相差120 按順時針排列， 三相電勢方向由末端指向首端，線電勢也是由末端指向首端。三角形連接是將三相繞組的首、末端順次連接成閉合回路，把三個接點順次引出，三角形連接又有順接、倒接兩種接法。畫接線圖時，三相繞組應(yīng)豎直平行排列，相序是由左向右，順接是上一相繞組的首端與下一相繞組的末端順次

2、連接。倒接是將上一相繞組的末端與下一相繞組的首端順次連接。畫相量圖時，仍將b 相豎直向上畫出，三相接點順次按順時針排列，構(gòu)成一個閉合的等邊三角形，順接時三角形指向右側(cè)，倒接時三角形指向左側(cè)，每相電勢與電壓方向與星形接線相同。也就是說，相量圖是按三相繞組的連接情況畫出的，是一種位形圖。其等電位點在圖上重合為一點，任意兩點之間的有向線段就表示兩面三刀點間電勢的相量，方向均由末端指向首端。連接三相繞組時，必須嚴格按繞組端頭標志和接線圖進行，不得將一相繞組的首、末端互換，否則會造成三相電壓不對稱，三相電流不平衡，甚至損壞變壓器。二、單相繞組的極性三相變壓器的任一相的原、副繞組被同一主磁通所交鏈，在同一

3、瞬間，當原繞組的某一端頭為正時，副繞組必然有一個電位為正的對應(yīng)端頭，這兩個相對應(yīng)的端頭就稱為同極性端或同名端，通常以圓點標注。變壓器原、副繞組之間的極性關(guān)系取決于繞組的繞向和線端的標志。當變壓器原、副繞組的繞向相同， 位置相對應(yīng)的線端標志相同（即同為首端或同為末端） ，在電源接通的時候，根據(jù)欏次定律，可以確定標志相同的端應(yīng)同為高電位或同為低電位，其電勢的相量是同相的。如果僅將原繞組的標志顛倒，則原、副繞組標志相同的線端就為反極性，其電勢的相向即為反相。當原、副繞組繞向相反時，位置相同的線端標志相同，則兩繞組的首端為反極性。兩繞組的感應(yīng)電勢反相。如果改變原繞組線端標志，則兩繞組首端為同極性，兩繞

4、組的感應(yīng)電勢同相。三、連接組標號的含義和表示方法連接組標號是表示變壓器繞組的連接方法以及原、副邊對應(yīng)線電勢相位關(guān)系的符號。連接組標號由字符和數(shù)字兩部分組成，前面的字符自左向事依次表示高壓、低壓繞組的連接方法，后面的數(shù)字可以是011 之間的整數(shù)，它代表低壓繞組線電勢對高壓繞組線電勢相位移的大小，該數(shù)字乘以30 即為低壓邊線電勢滯后于高壓邊紅電勢相位移的角度數(shù)。這種相位關(guān)系通常用“ 時鐘表示法 ” 加以說明，即以原邊線電勢相量做為時鐘的分針， 并令其固定指向12 位置，以對應(yīng)的副邊線電勢相量做為時針，它所指的時數(shù)就是連接組標號中的數(shù)字。四、連接組標號的判定（一） y，y0 連接組標號原、副繞組都是

5、星形連接，且原、副繞組都以同極性端做為首端，所以原、副繞組對應(yīng)的相電勢是同相位。先畫出原邊相電勢相量圖，再按原、副繞組相電勢同相位畫出副邊相電勢相量圖，根據(jù)相電勢與線電勢的關(guān)系，畫出線電勢相量，再將副邊的一個線電勢相量平移到原邊對應(yīng)的線電勢相量上，且令它們的末端重合，就可看出它們是同相的，用時鐘表示法看，它們均指在12 上，這種連接組標號就是y，y0。（二） y，y6 連接組標號原、副繞組仍為星形接線，但各相原、副繞組的首端為反極性（畫接線圖時，原繞組不變，副繞組上下顛倒，豎直向下，電勢正方向由末端指向首端），原、副繞組對應(yīng)相電勢反相。據(jù)此，按上述方法可畫出相量圖，并可知，原、副繞組相對應(yīng)的線

6、電勢的相位移是180 ，當原邊線電勢相量指向12 時，對應(yīng)的副邊線電勢相量將指在 6 的位置上，這種連接組標號就是y，y6。原、副繞組均為星形連接的三相變壓器，除了0、6 兩組連接組標號外，改變繞組端頭標志，還可有2、4、8、10 四個偶數(shù)的連接組標號數(shù)字。（三） y，d11 連接組標號原繞組做星形連接，副繞組為三角形順接，各相原、副繞組都以同極性端為首端。按前述方法畫出原、副繞組相電勢相量圖，再根據(jù)線電勢和相電勢的關(guān)系，畫出線電勢相量， 將副邊的一個線電勢相量平移，使其末端與對應(yīng)的原邊線電勢末端重合，可以看出，副邊線電勢滯后于對應(yīng)的原邊線電勢相量330 ，用時鐘表示法可判定為y，d11 連接

7、組標號。假如 y，d 連接的三相變壓器各相原、副繞組的首端為反極性，原繞組仍然不變，副繞組各相極性相反，且仍然順接，按上述方法，就可判定是y，d5連接組標號。將 y，d11和 y，d5中的副繞組端頭標志逐相輪換，還將得到3、7、9、1 四種連接組標號的數(shù)字。如上所述，連接組標號不僅與原、副繞組的連接方法有關(guān)，而且與它們的繞線方向及線端標志有關(guān)，改變這三個因素中的任何一個，都會影響連接組標號。連接組標號的數(shù)字共有12 個，其中偶數(shù)和奇數(shù)各6 個，凡是偶數(shù)的，原、副繞組的連接方法必定一致；凡是奇數(shù)的，原、副繞組連接方法必定不同。連接組標號是變壓器并列運行的條件之一。五、連接組標號的測定測定連接組標

8、號的方法有雙電壓表法、直流法和相位表法?，F(xiàn)只學電壓表法，測定連接組標號之前，通常應(yīng)先測定原、副繞組的相對極性。（一）繞組極性的測定1、直流感應(yīng)法：將高壓邊一相繞組的首端接電池正極，末端接電池負極，對應(yīng)相低壓邊線端接檢流計。按通電路時，若檢流計指針正向偏轉(zhuǎn)，則與檢流計正極相連的必定是首端。若檢流計反向偏轉(zhuǎn)，則與檢流計正極相連的必定是末端，按此確定標志，則原、副繞組的首端為同極性端。2、交流感應(yīng)法：將同一相高、低壓繞組的首端連接在一起，在高壓邊的兩端加一個不超過250v 的交流電壓，然后分別測量高、低壓邊的電壓，以及高、低壓繞組末端間的電壓。若高、低壓繞組末端間電壓等于高壓邊電壓與低壓邊電壓之差，

9、說明高、低壓邊電壓同相，即高 ,低壓繞組的首端為同極性端?；蚋?、低壓繞組末端間電壓等于高、低壓邊電壓之和，說明高、低壓邊電壓反相，即高、低壓繞組的首端不是同極性端。（二）連接組標號的測定將高壓邊 a 端和低壓邊 a端連接在一起，在高壓邊加一個不超過250v （最好為 100v，便于計算）的三相交流電壓，用電壓表依次測量b 相原邊首端與b 相副邊首端、 c相副邊首端之間的電壓，c 相原邊首端與c 相副邊首端間的電壓。當b 相原邊首端與 c 相副邊首端間的電壓等于c 相原邊首端與b 相副邊首端間的電壓， 且二者均 b相原、副邊首端間的電壓時，為y，y0 連接組標號；當b 相原、副邊首端間的電壓等于

10、 b 相原邊首端與c 相副邊首端間的電壓，且二者均小于c 相原邊首端與b 相副邊首端間的電壓時，為y，d11 連接組標號。三相變壓器的磁路系統(tǒng)和空載電勢波形一、三相變壓器的磁路系統(tǒng)三相變壓器的磁路系統(tǒng)主要分為兩類：一類是各相磁路彼此無關(guān)，實際存在于三相變壓器組中，巨型變壓器為了便于制造和運輸，多采用三相變壓器組；另一類是各相磁路彼此關(guān)聯(lián)，三鐵心柱變壓器的磁路就屬于此類，大多數(shù)電力變壓器都是三相三鐵心柱變壓器，它有耗材少、效率高、占地面積小、維護簡便的特點。三相變壓器組是由三臺單相變壓器組成的，所以每相的主磁通各有獨立的磁路，各相磁路互不影響，而且長短相同，因此三相磁通對稱時，三相勵磁電流是對稱

11、的。三相鐵心柱變壓器是三相的整體，所以三相磁路是相互關(guān)聯(lián)的，任何一相的主磁通都借助其它兩相的鐵心柱作為回路。這種磁路結(jié)構(gòu)可以看成是三個單相變壓器磁路合并演變而成。設(shè)想將三個單相鐵心的一個鐵心柱貼合在一起，則三相磁路都以中間的鐵心柱構(gòu)成回路，從而可以用一個公共鐵心柱代替，通過公共鐵心柱的磁通是三相磁通之和，由于三相電壓對稱，所以三相磁通的總和為零，即任何瞬間公共鐵心柱的磁通均為零， 因此可將中間的鐵心柱省去，形成組合的鐵心。 為了制造方便，將三個鐵心柱排列在一個平面內(nèi)，成為常見的三相心式變壓器。由于中間一相的磁路要比旁邊兩相的磁路短，在三相磁通對稱的情況下，中間一相的空載電流較小，使三相空載電流

12、不對稱，但空載電流與負載電流相比小得多，這種不對稱對負載運行的影響可以略去不計。二、三相繞組連接方法和鐵心磁路系統(tǒng)對相電勢波形的影響在學習單相變壓器空載電流時知道，當主磁通為正弦波時，由于鐵心磁路飽和的影響，勵磁電流為尖頂波，其中除基波外，還含有較強的三次諧波和其它高次諧波。在三相變壓器中，勵磁電注中的基波分量是對稱系統(tǒng)，可在三相繞組中互成回路而流通。勵磁電流中的三相諧波分量，各相的相位差是3 乘以 360 ，任何瞬間，三次諧波電流不但大小相等而且相位相同，在無中線的星形連接中無法流通。勵磁電流也因三次諧波不能出現(xiàn)而接近正弦波，主磁通波形不再是正弦波而變成平頂波，它不僅有基波而且含有三次及其它

13、高次諧波?；ù磐óa(chǎn)生基波電勢，三次諧波磁通產(chǎn)生三次諧波電勢，因此合成相電勢的波形具有尖頂特性?？芍沃C波磁通引起相電勢的畸變，而三次諧波磁通的大小不僅與磁路飽和程度有關(guān)，而且與變壓器的磁路系統(tǒng)有關(guān)?？傊?，三相變壓器相電勢的波形與繞組的連接方法和鐵心磁路系統(tǒng)都有關(guān)系。（一） y，y 聯(lián)結(jié)的三相變壓器當變壓器原、副繞組均為星型連接且無中線時，三次諧波電流不能在繞組中流通，因此勵磁電流為正弦波，主磁通為平頂波，這種情況下，主磁通的三次諧波分量的大小與磁路系統(tǒng)的型式有關(guān)。在三相變壓器組中，磁路各自獨立，基波磁通和三次諧波磁通均沿鐵心磁路閉合，其磁阻很小，因些三次諧波磁通很大，加上其頻率為基波頻率的

14、3 倍，使其感應(yīng)的三次諧波電勢相當大，結(jié)果使相電勢的波形嚴重畸變，呈尖峰狀，可能引起繞組絕緣擊穿，但在線電勢中因三次諧波電勢互相抵消而仍為正弦波。在三相鐵心柱變壓器中，三相磁路彼此關(guān)聯(lián)，三次諧波磁通不能通過鐵心閉合，只能溢出鐵軛，借助油和油箱壁等形成回路，磁阻很大，所以三次諧波磁通很小，因此主磁通和相電勢波形都很接近正弦波。但是三次諧波磁通通過油箱壁等鐵件，將在其中感生渦流而引起局部發(fā)熱及附加渦流損耗。綜上所述，三相變壓器組不能采用y，y 連接，而三相鐵心柱變壓器可采用y，y 連接，但從附加損耗考慮，對于容量大、電壓高的三相鐵心柱變壓器不宜采用y，y連接。（二） d，y 和 y，d 連接的三相

15、變壓器變壓器原邊作三角形連接時，三次諧波電流可在三角形回路內(nèi)流過，于是主磁通及其在原、副繞組中的感應(yīng)電勢都是正弦波。原邊為星形連接而副邊為三角形連接時，原邊空載電流中的三次諧波分量不能流通，因而主磁通和相電勢中似乎應(yīng)出現(xiàn)三次諧波，但因副邊為三角形連接，三次諧波電勢便在閉合的三角形回路內(nèi)形成三次諧波環(huán)流，副邊閉合回路的感抗遠遠地大于電阻，所以三次諧波環(huán)流幾乎滯后三次諧波電勢90 ，副邊三次諧波環(huán)流建立的三次諧波磁通又幾乎與該三次諧波環(huán)流同相，因此副邊三次諧波環(huán)流建立的三次諧波磁通與主磁通中的三次諧波分量反向，因而抵消了主磁通中三次諧波分量的作用，使合成主磁通及其感應(yīng)電勢都接近正弦波。因此，三相變

16、壓器中只要原、副邊中有一邊接成三角形，則不論磁路系統(tǒng)如何，相電勢波形都可接近于正弦波。這主要是因為主磁通決定于原、副繞組的總磁勢，三角形連接的繞組在原邊或副邊所起的作用是一樣的。為了改善電勢波形， 總希望原、副邊至少有一邊為三角形連接。三繞組變壓器當發(fā)電廠需要用兩種不同電壓向電力系統(tǒng)或用戶供電時，或都變電站需要連接幾級不同電壓的電力系統(tǒng)時，通常采用三繞組變壓器。三繞組變壓器有高壓、中壓、低壓三個繞組，每相的三個繞組套在一個鐵心柱上，為了便于絕緣，高壓繞組通常都置于最外層。升壓變壓器的低壓繞組放在高、中壓繞組之間，這樣布置的目的是使漏磁場分布均勻，漏抗分布合理，不致因低壓和高壓繞組相距太遠而造成

17、漏磁通增大以及附加損耗增加，從而保證有較好的電壓調(diào)整率和運行性能。降壓變壓器主要從便于絕緣考慮，將中壓繞組放在高壓、低壓繞組之間。根據(jù)國內(nèi)電力系統(tǒng)電壓組合的特點，三相三繞組變壓器的標準連接組標號有yn，yn0，d11 和 yn，yn0，y0兩種。一、容量配置和電壓比三繞組電力變壓器各繞組的容量按需要分別規(guī)定。其額定容量是指三個繞組中容量最大的那個繞組的容量，一般為一次繞組的額定容量。并以此作為 100%，則三個繞組的容量配置有100/100/50、100/50/100、100/100/100 三種。三繞組變壓器的空載運行原理與雙繞組變壓器基本相同，但有三個電壓比，即高壓與中壓、高壓與低壓、中壓

18、與低壓三個。二、基本方程式和等值電路三繞組變壓器負載運行時，主磁通同時與三個繞組的磁通相交鏈，由三個繞組的磁勢（電流與匝數(shù)和乘積）共同產(chǎn)生，因此，負載時的磁勢平衡方程式為三個繞組的磁勢之相量和等于勵磁磁勢相量（即空載電流與一次繞組匝數(shù)的乘積），將副邊折算到原邊后，變?yōu)槿齻?cè)電流之相量和等于空載電流相量。忽略空載電流，變?yōu)槿齻?cè)電流之相量和等于零。三繞組變壓器中，凡不同時與三個繞組相鏈的磁通都是漏磁通，其中僅與一個繞組相鏈而不與其它兩個繞組相鏈的磁通稱為自漏磁通；僅與兩個繞組相鏈而不與第三個繞組相鏈的磁通，稱為互漏磁通。每一個繞組的漏磁壓降，都受到另外兩個繞組的影響，因此，三繞組變壓器的漏電抗與雙繞

19、組變壓器的漏電抗含義不一樣。為建立電壓平衡方程式和等值電路，引入了等值電抗的概念，高、中、低壓繞組的等值電抗包含各自繞組的自感電抗和繞組之間的互感電抗，與各繞組等值電抗相應(yīng)的還有各自的等值阻抗，且均為折算到一次側(cè)的數(shù)值。仿照雙繞組變壓器的分析方法，列出電勢平衡方程式，即：一次側(cè)電壓相量等于一次電流在一次等值阻抗上的壓降相量和二次電流折算值在二次等值阻抗上的負壓降相量，以及二次繞組端電壓負相量之和；也等于一次電流在一次等值阻抗上的壓降相量和三次電流折算值在三次等值阻抗上的負壓降相量，以及三次繞組端電壓負相量之和。由磁勢平衡方程式和電壓平衡方程式可作出三繞組變壓器的簡化等值電路，它由二、三次等值阻

20、抗并聯(lián)，再懷一次等值阻抗串聯(lián)組成。兩個副繞組負載電流互相影響，當任一副繞組的電流變化時，不僅影響本側(cè)端電壓，而且另一副繞組的端電壓也會隨著變化。因為原邊電流由兩個副邊電流決定，原邊阻抗壓降同時受到兩個副邊電流的影響，而原邊電流在原邊等值阻抗上的壓降，直接影響副邊電壓。為了減小兩個副邊之間的相互影響，應(yīng)盡力減小原邊等值陰抗。三、參數(shù)的測定和試驗三繞組變壓器的短路試驗要分別做三次，即高中壓、高低壓、中低太，不論做哪兩側(cè)之間的短路試驗，都是將無關(guān)側(cè)開路，相關(guān)側(cè)一側(cè)加壓，另一側(cè)短路。然后根據(jù)三個試驗所得值，由公式可算出每個繞組的折算到一次側(cè)的等值阻抗值。公式的語言描述如下：某一側(cè)的等值阻抗等于與該側(cè)有

21、關(guān)的兩個試驗所得值之和，減去與該側(cè)無關(guān)的試驗所得值，得數(shù)除二。如一次側(cè)的等值阻抗等于一、二次間的試驗所得值加上一、三次間的試驗所得值，減去二、三次間的試驗所得值，得數(shù)再除二。由此可知，要減小一次側(cè)的等值阻抗，就必須減小一、二次間的等值阻抗和一、三次間的等值阻抗，增大二、三次間的等值阻抗值，升壓變壓器之所以將低壓繞組放在中間，就是為了使原邊具有較小的等值阻抗。三繞組變壓器高壓繞組和低壓繞組的線端標志與雙繞組變壓器相同，中壓繞組的首、末端下標換成了m。自耦變壓器自耦變壓器與普通的雙繞組和三繞組變壓器的區(qū)別是它的原、副繞組之間不僅有磁的聯(lián)系，而且有電的直接聯(lián)系。它沒有獨立的副繞組，而是把原繞組的一部

22、分匝數(shù)作為副繞組，也就是說，原、副繞組共用一部分繞組，這部分繞組稱為公用繞組。一、基本電磁關(guān)系它的變比仍然等于原、副繞組的感應(yīng)電勢之比，等于原、副繞組的匝數(shù)之比，約等于原、副繞組端電壓之比。負載運行時的磁勢平衡方程式為原、副繞組磁勢的相量和等于原繞組的空載磁勢相量（也即勵磁磁勢） 。當忽略空載電流時，為原、副繞組的磁勢相量和等于零。通過變換可知，原邊電流相量等于副邊電流負相量與變比倒數(shù)之積。在原、副繞組公共部分的電流相量等于原、副邊電流的相量和，等于副邊電流相量的一減變比倒數(shù)倍。從上述關(guān)系可知， 原、副邊電流相位相差180 ，流過繞組公共部分的電流的有效值，等于副邊電流與原邊電流有效值之差，等

23、于副邊電流有效值的一減變比倒數(shù)倍，或都通過變換可知，副邊電流的有效值等于原邊電流與公共繞組電流有效值之和。也就是說副邊電流由兩部分組成，一部分是從原邊直接流過來的原邊電流，另一部分是通過電磁感應(yīng)從公共繞組感應(yīng)而來的電流。顯然公共繞組電流的有效值小于副邊電流的有效值，與雙繞組變壓器流過副邊電流的副繞組相比，自耦變壓器公共繞組的導線截面可以小一些，而且變比愈接近于一，公共繞組的電流愈小，經(jīng)濟效益越高，通常變比在1.25至 2 之間。自耦變壓器的視在功率等于原邊電壓與電流之積，也等于副邊電壓與電流之積。將副邊電流的有效值等于公共繞組電流與原邊電流有效值之和代入，可知，視在功率由兩部分組成，一部分為二

24、次電壓與公共繞組電流有效值的乘積，它是通過公共繞組電磁感應(yīng)傳遞到副邊的功率，占視在功率的一減變比倒數(shù)倍，稱為電磁功率。另一部分為二次電壓與一次電流的有效值的乘積，是由原邊通過電傳導的方式傳遞到副邊的，占視在功率的變比倒數(shù)倍，稱為傳導功率。由于副邊能直接從原邊吸取一部分功率，所以自耦變壓器的額定容量和計算容量是不同的，額定容量由輸出功率決定，計算容量則由電磁功率決定。二、特點和應(yīng)用自耦變壓器的原、副繞組有電的直接聯(lián)系，副邊能直接從原邊吸取部分功率。這是一個特點。正因為這樣，自耦變壓器的計算容量只有額定容量的一減變比倒數(shù)倍，而變壓器的重量和尺寸決定于計算容量，因此，和相同容量的普通變壓器相比，自耦

25、變壓器能節(jié)省材料，縮小體積，減輕重量。而且隨著有效材料的減少，銅損和鐵損也相應(yīng)減少，從而提高了效率。另一方面，由于自耦變壓器原、副邊有電的直接聯(lián)系，使電力系統(tǒng)中的過電壓保護較為復(fù)雜。又因為自耦變壓器的短路阻抗是相當于把繞組的串聯(lián)部分（僅屬原繞組的部分）作為原邊，公共部分作為副邊時的雙繞組變壓器的短路阻抗，其標么值較同容量的普通變壓器小，幫短路故障電流較大。分裂變壓器分裂變壓器的結(jié)構(gòu)特點是把其中一個或幾個繞組分裂成幾個部分，每個部分形成一個分支，幾個分支之間沒有電的聯(lián)系。幾個分支容量相同，額定電壓相等或接近，可以單獨運行或同時運行，可以承擔相同或不同負載。分裂支路之間應(yīng)具有較大的阻抗，而分裂路與不分裂繞組之間應(yīng)具有相同的阻抗。通常把低壓繞組作為分裂繞組，分裂成兩個或三個支路，線端標志為小寫字母加數(shù)字。不分裂的高壓繞組由兩個并聯(lián)支路組成，線端標志不變。一、參數(shù)和等值電路當分裂繞組的幾個分支并聯(lián)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。當?shù)蛪悍至牙@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。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