相變壓器的聯(lián)接方式和聯(lián)結(jié)組別的判定方法

--讓每個(gè)人公平地提升自我！2三相變壓器的聯(lián)接方式和聯(lián)結(jié)組別的判定方法〔 李謙〕名目一．首端、尾端和同名端的概念變壓器繞組的路端子和首尾端兩個(gè)繞組的同名端首端、尾端跟同名端的關(guān)系同名端的測(cè)試方法二．三相變壓器的聯(lián)結(jié)方式和聯(lián)結(jié)方式的標(biāo)號(hào)1.表示聯(lián)結(jié)方式的字母符號(hào)2.表示聯(lián)結(jié)組別的數(shù)字符號(hào)3.表示三相變壓器結(jié)線狀況的標(biāo)號(hào)三．三相變壓器聯(lián)結(jié)組別的判定方法1Y-d2.D-y形結(jié)線的變壓器聯(lián)結(jié)組別的判定方法3.Y-y的變壓器聯(lián)結(jié)組別的判定方法4.D-d形結(jié)線的變壓器聯(lián)結(jié)組別的判定方法5.Z形變壓器的聯(lián)結(jié)組別的判定方法四．依據(jù)變壓器組別標(biāo)號(hào)繪制接線圖的方法1.Y-y形接線的變壓器結(jié)線圖的繪制方法2.Y-d形和D-y形變壓器結(jié)線圖的繪制方法3.Z形變壓器的結(jié)線組別的判定方法五．三相變壓器負(fù)序相量圖的繪制方法〔正文〕在電力系統(tǒng)，三相變壓器是最重要的高壓電器設(shè)備之一。本文預(yù)備簡(jiǎn)潔介紹重大事故。當(dāng)前，國內(nèi)書刊介紹的判別三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別的方法有多種，根本上都是按線電壓來判別的?？墒?，國際標(biāo)準(zhǔn)〔我國已全面承受作為國家標(biāo)準(zhǔn)〕中明確規(guī)定用相電壓進(jìn)展推斷，在IEC在美國的大學(xué)課本中〔見文獻(xiàn)1〕介紹了相量圖的畫法和結(jié)線組別的分析方法。方法。一．首端、尾端和同名端的概念1.變壓器繞組的線路端子和首尾端線路端子通常是用大寫的A、B、C或U、V、W表示；低壓繞組的線路端子通a、b、c或u、v、w表示。見以下圖。圖1三相變壓器的線路端子及其標(biāo)記通常把跟線路端子連接的繞組那端稱為首端〔或始端〕，在我國，線路端子另一端稱為尾端〔或末端XYZ表示；低壓繞組的尾端通常用小寫的x、y、z1，這是我國的標(biāo)記方法。但是，在文獻(xiàn)1中，高壓側(cè)的首端是另有符號(hào)的。所用的符號(hào)是H、H1

和H或H、H2 3 A

和H 表示低壓側(cè)則用X、XB C 1

和X或X、X和X2 3 A B

表示。2.兩個(gè)繞組的同名端來解決。什么是同名端呢？請(qǐng)看以下圖：圖2 繞組的同名端標(biāo)記圖中畫的是變壓器的局部鐵芯和纏繞在鐵芯上的繞組，黑點(diǎn)是極性標(biāo)志。有端看，繞組的繞向還是一樣的，因此，它們也是同名端。個(gè)繞組中，實(shí)際纏繞方向一樣的兩個(gè)端子就稱為同名端。對(duì)圖〔c〕和圖〔b〕那樣的繞制狀況，用繞制方向推斷同名端比較困難，可了磁通方向?？梢?，同名端除了能表示上述兩個(gè)特點(diǎn)〔表示繞組的纏繞方向一樣和表示通電流后磁通相加〕外，還可以表示：流假設(shè)是從一側(cè)的同名端進(jìn)入，則從另一側(cè)的同名端流出；組感生的電壓是同相的；③假設(shè)在一個(gè)繞組上供以電壓，會(huì)在另一個(gè)繞組上感生一個(gè)同方向的電壓。I,i0”聯(lián)結(jié)法。2中，不打黑點(diǎn)的另一對(duì)端子之間也稱為同名端。假設(shè)把上圖中的黑圓點(diǎn)全部易位，也還是“減極性”標(biāo)法?？梢?，同名端取決于兩個(gè)可以把同名端標(biāo)志也標(biāo)反〔見圖2的b，這樣標(biāo)法還是同名端標(biāo)法。2上的其中一個(gè)圓點(diǎn)換一下位置，就變成“加極性”標(biāo)注法了。由于目前的三相變壓器大都是承受“減極性”標(biāo)志的，所以，已經(jīng)很少有人極性”的應(yīng)用問題。首尾端和同名端的關(guān)系從定義來看，首端、尾端跟同名端似乎沒有什么關(guān)系。但是，當(dāng)推斷結(jié)線的性”的狀況下，人們都是選擇高壓的首端和低壓的尾端作為同性端的。同名端的測(cè)試方法當(dāng)用直流法測(cè)定時(shí)，可用以下圖的結(jié)線方法。圖中的E是干電池；K是開關(guān)。圖3 用直流法檢驗(yàn)變壓器繞組的極性K〔或直流毫伏表、毫安表〕的指針向正I1

從一個(gè)繞組進(jìn)入時(shí)，

會(huì)從另一個(gè)繞組的同名端流出。24V2的讀數(shù)低于V1時(shí)，說明圖中的極性標(biāo)志是正確的。假設(shè)電壓表V2的讀數(shù)高于V1時(shí)，說明圖中的極性標(biāo)志是不正確的，應(yīng)當(dāng)是“加極性”的。理由：如圖4那樣標(biāo)注時(shí)，是“減極性”標(biāo)注。這樣，變壓器兩個(gè)繞組上的電壓u和u1

就應(yīng)當(dāng)是同相的。當(dāng)把非極性端短路時(shí)，電壓表V2

所測(cè)量的就是兩V2V1。否則，是加極性。圖4 變壓器極性的結(jié)線二．三相變壓器的聯(lián)結(jié)方式和聯(lián)結(jié)方式的標(biāo)號(hào)1.表示聯(lián)結(jié)方式的字母符號(hào)形、三角形〔形。也有開口三角1方式，而是用以下圖所示的幾種方法之一的。圖5常見的幾種三相變壓器結(jié)線圖畫法在圖5中，左面的圖形是在我國文獻(xiàn)資料中常常承受的畫法；中間的圖形是文獻(xiàn)1〔現(xiàn)行美國大學(xué)課本〕中承受的畫法；右面的圖形則是在國際電工委員會(huì)〔IEC〕制定的電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)IEC600761-1999國已經(jīng)全盤承受了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)代碼是GB1094-1。的。由圖5可見，在前兩種畫法中，都把同極性和端子名稱表示出來了，是性”標(biāo)注的。但是，在IEC出的標(biāo)記中可以看出，IEC的標(biāo)準(zhǔn)也都是按“減極性”畫的。另外，在美國課本的接線端子標(biāo)志中，把高壓側(cè)的端子上都加“H”〔High，由于判別聯(lián)結(jié)組的組別時(shí)，是以高壓端為基準(zhǔn)的。Y形，把低壓側(cè)也結(jié)成Y形時(shí)，我們就說這是Y-Y當(dāng)把高壓側(cè)結(jié)成Y形，把低壓側(cè)結(jié)成三角形時(shí)，我們就說這是Y形結(jié)線；當(dāng)把高壓側(cè)結(jié)成三角形，把低壓側(cè)結(jié)成Z形時(shí)，我們就說這是-Z形結(jié)線。在上述的每種結(jié)線方式中，又有多種結(jié)線方法可選。例如，在Y-Y形結(jié)線類型中有6種結(jié)線方法；在Y-形結(jié)線和-Y形結(jié)線類型中也各有6種結(jié)線方法。Y-Z和-Z6種結(jié)線方法。不過，基于安全、經(jīng)濟(jì)和有用的角度動(dòng)身，很多結(jié)線方法是不宜承受的。例Y-Y形結(jié)線；為了安全，在某些狀況下必需把中性點(diǎn)引出來等等。Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0Yy0等5種。其中的Yyn0220V主要是供高壓輸電使用。表示聯(lián)結(jié)組別的數(shù)字符號(hào)我們知道，對(duì)于單相變壓器來說，高壓側(cè)的電壓跟低壓側(cè)的電壓之間的相位180它們之間的相位差在零至330度之間。間隔是30度。所謂三相變壓器的結(jié)線組別，就是給變壓器的各種結(jié)線方法編的號(hào)碼，從這--讓每個(gè)人公平地提升自我！些號(hào)碼就可以知道變壓器是怎樣結(jié)線的。相位落后于對(duì)應(yīng)的高電壓的相位角是多少而定的，跟一次側(cè)和二次側(cè)無關(guān)。怎樣區(qū)分和表示不同的聯(lián)結(jié)方法呢？依據(jù)變壓器的國際標(biāo)準(zhǔn)(IEC60076-1)和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)〔GB1094.1-1996〕的規(guī)定大體是：三相變壓器聯(lián)結(jié)方式的編號(hào)是由字結(jié)線方式；數(shù)字表示結(jié)線的組別。具體介紹如下：YNd時(shí)，并不是說一次側(cè)肯定是高壓Y結(jié)線。具體說：YZ〔也叫曲折形Y、DZ分別表示；對(duì)應(yīng)的低壓繞組分別用小寫字母y、d和z表示。對(duì)于Y形結(jié)線來說，高壓側(cè)的中性點(diǎn)引出線用大寫的N字表示；低壓側(cè)的中性點(diǎn)引出線用小寫的n字表示；對(duì)于自耦變壓器的低壓繞組用auto或a表示。YNyn表示高壓繞組是星形聯(lián)結(jié)，低壓繞組也是星形聯(lián)結(jié)，而且兩個(gè)繞組都有中性點(diǎn)引出；YNautod或YNad表示由三臺(tái)單相自耦變壓器合組成星形聯(lián)結(jié)，有中性點(diǎn)引出，且有三角形連接的第三繞組。表示三相變壓器聯(lián)結(jié)狀況的標(biāo)號(hào)依據(jù)國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，三相變壓器結(jié)線的組別是用時(shí)鐘上時(shí)針的位置零點(diǎn)的位置。把低壓側(cè)的相量作為時(shí)針對(duì)待。假設(shè)低壓相量落后高壓的相量是30度，就相當(dāng)是11的相量落后高壓側(cè)的相量是330度時(shí)，就相當(dāng)是11點(diǎn)鐘，因此就把這種結(jié)線的11比較的。而且是以AB相的電壓作比較標(biāo)準(zhǔn)。具體說：假設(shè)低壓的線電壓Vab落后高壓側(cè)的相應(yīng)相量VAB以2709國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)都是承受相電壓進(jìn)展比較的方法。an具體說是用相電壓Van

AN的角度來判1就是承受這種方法的。5--讓每個(gè)人公平地提升自我！10aA相的相電壓。這固然是認(rèn)為社定的。例如，圖5是Yd結(jié)線的兩個(gè)相量圖的 圖6 表示結(jié)線組別示意組合。明顯，這是把低壓側(cè)的線電壓Vab繞組跟高壓的A相電壓繞組共同纏繞在同一個(gè)芯柱上的狀況。為了求出低壓側(cè)的an假想相電壓Van

，必需把a(bǔ)角平分。由此可以知道：低壓側(cè)的相電壓落后高壓側(cè)的相應(yīng)相電壓以30度。也就是說，這種結(jié)線的組號(hào)是“1種結(jié)線的代碼就是Yd1。美國國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，Yd形變壓器就是承受Yd1。我Yd11。三．三相變壓器結(jié)聯(lián)組別的判定方法11作者依據(jù)這種根本畫法，也提出了簡(jiǎn)化畫法，供參考。1.Y-d形結(jié)線的變壓器聯(lián)結(jié)組別的判定方法1：設(shè)Y-d7〔a〕圖所示，怎樣判別其結(jié)線組別呢？答：文獻(xiàn)1介紹的方法大體是這樣：步驟1：畫高壓側(cè)相量圖設(shè)三相電壓對(duì)稱，畫出高壓側(cè)的三相正序相量圖，并使相電壓VAN

平行于X〔效果見圖b〕圖7 畫相量圖求結(jié)線組別畫低壓側(cè)相量圖畫低壓側(cè)的三角形相量：由于從圖〔a〕可以看出：電壓Vab是跟V

AN同相。因此，相量V是跟V

是跟VbcBNbccaab 同相的；相量caab

是跟VCN

同相的。這樣，低壓側(cè)的三角形結(jié)線的相量就畫出來了〔見圖c箭頭兒的方向的，但是，在圖中沒有畫出箭頭兒。an3:求假想的相電壓Van

從三角形的中心向三角形的頂點(diǎn)aan這條線就是假想的相電壓Van

。見圖〔c；an步驟4：求Van

落后于VAN

的角度從三角形的中心引一條平行于VAN

的平行虛線(見圖c)，這條線就代表高壓側(cè)的A相電壓V。AN由圖〔c〕可見，這種接線方式的低壓側(cè)“相電壓”落后于高壓側(cè)的A相電30度，因此，圖7〔a〕所示的三相變壓器的接線組別屬于“1因此，其聯(lián)結(jié)方式的標(biāo)號(hào)是Yd1。這種畫法是文獻(xiàn)1給出的畫法，也是本文介紹的根本方法。2：對(duì)例1還有更簡(jiǎn)潔的畫法嗎？答：作者認(rèn)為，還可以把畫法更簡(jiǎn)化一下。例如，對(duì)于圖7所示的變壓器組別可以用下述方法推斷：步驟1：在X軸上畫出VAN

〔有箭頭兒，但是，其他兩個(gè)相電壓可以不畫；ab步驟2：由于跟高壓端A相電壓接在同一個(gè)芯柱上的低壓是Vab

，所以，要把它畫得跟VAN

合。但是，肯定要留意箭頭方向。圖8 Y-d1結(jié)線相量的簡(jiǎn)易畫法3abcabc的正相挨次畫出來；an4aVan

?？梢钥闯觯浜髮?duì)應(yīng)的高壓的角度是30度。因此，這種結(jié)線方式的標(biāo)號(hào)是Yd1。我認(rèn)為，這種簡(jiǎn)化畫法的特點(diǎn)是把高壓相量和低壓相量畫到一個(gè)圖上了。優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)潔〔高壓端只畫一個(gè)電壓VAN畫出了箭頭。

即可、直觀〔相位差用一個(gè)圖顯示，而且3：一臺(tái)三相變壓器，其一次是三角形結(jié)線，10.5kV；二次是Y形結(jié)線，電壓為110kV，其聯(lián)結(jié)圖如以下圖所示，請(qǐng)用簡(jiǎn)化法找出其聯(lián)結(jié)標(biāo)號(hào)。圖9 推斷Yd11型結(jié)線的組別例題答：雖然一次側(cè)是三角形結(jié)線，但是，由于它的電壓低于二次側(cè)，所以，當(dāng)準(zhǔn)。承受簡(jiǎn)易畫法的步驟是：步驟1：在X軸上畫出V；ANac步驟2：畫出跟高壓端A相繞組接在同一個(gè)芯柱上的低壓Vac3：按abc的正相挨次畫出低壓結(jié)線的三角形相量圖；4aV

；?？梢钥闯?，an它落后對(duì)應(yīng)的高壓的角度是330度。因此，這種結(jié)線方式的標(biāo)號(hào)是Yd11。2.D-y形接線的變壓器組別的判定方法4：Y-d10〔a〕圖所示，這是IEC標(biāo)準(zhǔn)供給的聯(lián)結(jié)圖。IEC別呢？anan答：首先畫出高壓側(cè)的相量圖，如圖〔b〕所示。由于低壓繞組的V是anan跟高壓側(cè)的VAB

的相量將如圖〔c〕所示。比較圖〔b〕和〔c〕可知，這種聯(lián)結(jié)方式的標(biāo)號(hào)是Dy11。圖10 求Dy11結(jié)線的標(biāo)號(hào)5：上述結(jié)線也可以用簡(jiǎn)化法求解嗎？答：11。這種畫法的特點(diǎn)是：把三相三角形YV在同一個(gè)鐵芯柱上的那個(gè)電壓，在此題里，就是電壓V

ABan，見圖(b)。an圖11 D-y11形結(jié)線的相量圖的簡(jiǎn)易畫法因此，圖11(a)的聯(lián)結(jié)標(biāo)號(hào)是Dy11。在圖〔b〕中的虛線表示低壓側(cè)可能聯(lián)結(jié)的電壓。可以看出：這種結(jié)線方法有6種，而且都是奇數(shù)的。3．Y-Y形接線的變壓器聯(lián)結(jié)組別的判定方法6：怎樣對(duì)Y-Y結(jié)線的相量進(jìn)展分析呢？答：對(duì)Y-Y結(jié)線的分析比較簡(jiǎn)潔。例如對(duì)以下圖的變壓器結(jié)線圖來說，首先要畫出高壓側(cè)的相量圖〔b，然后再畫低壓側(cè)的相量〔c。畫an低壓側(cè)相量的關(guān)鍵是把Van

的相量畫得跟VBN

個(gè)繞組是繞在同一個(gè)鐵芯柱上的。an由圖可見，V落后于V的角度是120度，因此，這種結(jié)線是Yy4。anAN圖12 Yy形結(jié)線的相量圖7：可以用簡(jiǎn)化方法分析Y-Y結(jié)線的變壓器嗎？答：也可以把兩個(gè)相量畫到一個(gè)圖上。見以下圖。畫圖的關(guān)鍵還是把處于anVan

落后VAN

的角度是多少。an圖中的虛線表示可能消滅的Van

的相量。也是有6種，不過都是雙數(shù)的。cn在此題里，Vcn

跟V同相；VanANan

跟V同相，因此，聯(lián)結(jié)標(biāo)號(hào)是Yy4。BN圖13 Y-Y形結(jié)線的簡(jiǎn)化相量圖4ΔΔ形接線的變壓器聯(lián)結(jié)組別的判定方法8：以下圖是一種Dd答：ΔΔ形結(jié)線的變壓器，按線電壓分析也是很便利的。不過，我還是期望用相電壓的方法進(jìn)展分析，以便全文全都。圖〔b〕是高壓側(cè)的正序相量圖。電壓VAN

是假想的相電壓。圖〔c〕是VAB，ac跟它繞在同一鐵芯柱上的低壓是Vac

，畫相量圖時(shí)，二者必需是同相的。除側(cè)的相量只好倒立了。an 在低壓側(cè)的相量上也畫出假想的a相電壓V之后，低壓的Van 壓側(cè)VAN

V

與平行線的夾角是負(fù)ANananAN30度；VANananAN

與平行線的夾角是正30度。因此，V

落后于V

的角度是300度，即這種結(jié)線的組號(hào)是Dd10。圖14 Dd10結(jié)線三相變壓器的相量圖9：8嗎？答：固然可以。以下圖就是簡(jiǎn)化分析圖。為什么低壓的相量要倒立，在上上。優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)潔判別角差。圖15Dd10結(jié)線三相變壓器的簡(jiǎn)化相量圖6．Z形接線的變壓器組別的判定方法Z型接線變壓器又稱曲折聯(lián)結(jié)形變壓器。在構(gòu)造上與一般三相芯式圖16Z形結(jié)線三相變壓器的相量圖bA一樣相的電壓是VaV，ban合成低壓是Van

V V。跟an 。跟

的相位差是330度。因此，這種聯(lián)結(jié)方法的標(biāo)號(hào)屬于Yz11。這樣結(jié)線的好處是可以降低零序電流的影響。四．依據(jù)變壓器聯(lián)結(jié)組別標(biāo)號(hào)繪制接線圖的方法例予以說明1.Y-y形接線的變壓器結(jié)線圖的繪制方法例10已經(jīng)知道三相變壓器的編組號(hào)是Yy8，請(qǐng)畫出三相變壓器的聯(lián)結(jié)圖。問：標(biāo)志時(shí)怎樣畫？圖17Yy8結(jié)線的三相變壓器相量圖和結(jié)線圖答：假設(shè)變壓器是按“減極性”標(biāo)注同名端時(shí)，其結(jié)線就應(yīng)當(dāng)是圖〔b〕的樣子。為什么？由于編號(hào)為Yy8時(shí)，就是說低壓側(cè)的a相電壓落后高壓側(cè)的A相電壓是240度。而從相量圖可知，落后VAN

240度的位置跟VCN

同相。也就是說：這an,an個(gè)位置就是Van,an

V〔按正序。結(jié)線方法；圖〔c〕是當(dāng)變壓