三相变压器的联接方式和联结组别的判定方法.pdf
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1、三相变压器的联接方式和联结三相变压器的联接方式和联结组别的判定方法组别的判定方法三相变压器的联接方式和联结三相变压器的联接方式和联结组别的判定方法组别的判定方法三相变压器的联接方式和联结组别的判定方法三相变压器的联接方式和联结组别的判定方法目录目录一首端、尾端和同名端的概念一首端、尾端和同名端的概念1.1.变压器绕组的路端子和首尾端变压器绕组的路端子和首尾端2.2.两个绕组的同名端两个绕组的同名端3.3.首端、尾端跟同名端的关系首端、尾端跟同名端的关系4.4.同名端的测试方法同名端的测试方法二三相变压器的联结方式和联结方式的标号二三相变压器的联结方式和联结方式的标号1.1.表示联结方式的字母符
2、号表示联结方式的字母符号2.2.表示联结组别的数字符号表示联结组别的数字符号3.3.表示三相变压器结线状况的标号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三三相变压器联结组别的判定方法1.Y-d1.Y-d 形结线的变压器联结组别的判定方法形结线的变压器联结组别的判定方法2.2.D-yD-y 形结线形结线的的变压器变压器联联结组别的判定方法结组别的判定方法3.3.Y-yY-y 形结线形结线的的变压器变压器联联结组别的判定方法结组别的判定方法4.4.D-dD-d 形结线形结线的的变压器变压器联联结组别的判定方法结组别的判定方法5.5.Z Z 形变压器的形变压器的联联结组别的判定方法
3、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四根据变压器组别标号绘制接线图的方法1.1.Y-yY-y 形接线的变压器结线图的绘制方法形接线的变压器结线图的绘制方法2.2.Y-dY-d 形和形和 D-yD-y 形变压器结线图的绘制方法形变压器结线图的绘制方法3.3.Z Z 形变压器的结线组别的判定方法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五三相变压器负序相量图的绘制方法(正文)(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。本文准备简单介绍三相变压器的结线原理和结线方式,备简单介绍三相变压器的结线原理
4、和结线方式,并且重点介绍怎样根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。清楚这个问题。并作相应的技术处理,并作相应的技术处理,否则,否则,否则可能酿成重大事故。否则可能酿成重大事故。当前,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,国内书刊
5、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)为国家标准)中明确规定用相电压进行判断,中明确规定用相电压进行判断,在在 IECIEC 标准中给出了相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 1)介)介0 00 00 0名端。如果把上图中的黑圆点全部易位,也还是“减极性”标法。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,可见,同名端取决于两个绕组的绕线方向。同名端取
6、决于两个绕组的绕线方向。绕线方向相同的两个端子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(见图图 2 2 的的 b b 图)图),这样标法还是同名端标法。,这样标法还是同名端标法。还有一种标注法称为“加极性标注法”还有一种标注法称为“加极性标注法”,也称,也称 I,i6I,i6 联结法。这种标联结法。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。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,例如,当当将图将图 2 2 中的同一铁芯柱上的其中一个圆点换一下位置,中的同一铁芯柱上
7、的其中一个圆点换一下位置,就变成就变成“加极“加极性”标注法了。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。四节也介绍了一下“加极性”的应用问题。3.3.首尾端和同名端的关系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
8、,当首判断结线的组别时,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,人们都是选择高压压和低压绕组的首端的。在“加极性”的情况下,人们都是选择高压的首端和低压的尾端作为同性端的。的首端和低压的尾端作为同性端的。4.4.同名端的测试方法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。图中的试验确定。当用直流法测定
9、时,可用下图的结线方法。图中的 E E 是是干电池;干电池;K K 是开关。是开关。图图 3 3用直流法检验变压器绕组的极性用直流法检验变压器绕组的极性当把开关当把开关 K K 闭合的瞬间,如果电压表(或直流毫伏表、毫安表)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”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。否则是“加极性”“加极性”。理由:如果变压器绕组是按“减极性”标志的,当电流理由:如果变压器绕组是按“减极性”标志的,当电流I1从一个从一个绕组进入时,电流绕组进入时,电流I2会从另一个绕组的同名端流出。会从另一个绕
10、组的同名端流出。0 0也可以采用交流方法试验,也可以采用交流方法试验,其结线如图其结线如图 4 4 所示。所示。当电压表当电压表 V2V2 的读的读数低于数低于 V1V1 时,时,表明图中的极性标志是正确的。表明图中的极性标志是正确的。如果电压表如果电压表 V2V2 的读数的读数高于高于 V1V1 时,表明图中的极性标志是不正确的,应该是“加极性”的。时,表明图中的极性标志是不正确的,应该是“加极性”的。理由:如图理由:如图 4 4 那样标注时,是“减极性”标注。这样,变压器两那样标注时,是“减极性”标注。这样,变压器两个绕组上的电压个绕组上的电压u1和u2就应该是同相的。当把非极性端短路时,
11、电压就应该是同相的。当把非极性端短路时,电压表表V2所测量的就是两侧电压之差,即读数所测量的就是两侧电压之差,即读数 V2V2 小于读数小于读数 V1V1。否则,。否则,是加极性。是加极性。图图 4 4用交流检验变压器极性的结线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二三相变压器的联结方式和联结方式的标号1.1.表示联结方式的字母符号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(三相变压器常见的联结方式有星形(Y Y 形)形)、三角形(、三角形(形)形)。也。也有开口三角形(有开口三角形(V V 形)形)、自耦形和曲折形(、自耦形和曲折形(Z Z 形)形)。最常
12、见的是星形和。最常见的是星形和三角形。在图三角形。在图1 1 的高压侧就是星形;低压侧就是三角形。但是,当画的高压侧就是星形;低压侧就是三角形。但是,当画三相结线图时,三相结线图时,很少用图很少用图 1 1 的表示方式,的表示方式,而是用下图所示的几种方法而是用下图所示的几种方法之一的。之一的。图图 5 5常见的几种三相变压器结线图画法常见的几种三相变压器结线图画法1 1在图在图 5 5 中,左面的图形是在我国文献资料中经常采用的画法;中,左面的图形是在我国文献资料中经常采用的画法;中间的图形是文献中间的图形是文献 1 1(现行美国大学课本)中采用的画法;右面(现行美国大学课本)中采用的画法;
13、右面的图形则是在国际电工委员会的图形则是在国际电工委员会(IECIEC)制定的电力变压器标准制定的电力变压器标准 IECIEC600761-1999600761-1999 中提供的画法。我国已经全盘采纳了这个标准,标准中提供的画法。我国已经全盘采纳了这个标准,标准代码是代码是 GB 1094-1GB 1094-1。不论采用哪种画法,不论采用哪种画法,总是要把高压绕组画到上方;总是要把高压绕组画到上方;把低压绕组把低压绕组画到下方的。画到下方的。由图由图 5 5 可见,可见,在前两种画法中,在前两种画法中,都把同极性和端子名称表示出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
14、然。从图中的标注方来了,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,在法看,都是按“减极性”标注的。但是,在 IECIEC 的画法中则没有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,把同名端标出来。但是,从所给出的标记中可以看出,IECIEC 的标的标准也都是按“减极性”画的。准也都是按“减极性”画的。另外,另外,在美国课本的接线端子标志中,在美国课本的接线端子标志中,把高压侧的端子上都加把高压侧的端子上都加“H H”(HighHigh),因为判别联结组的组别时,是以高压端为基准的。,因为判别联结组的组别时,是以高压端为基准的。当把高
15、压侧结成当把高压侧结成 Y Y 形,把低压侧也结成形,把低压侧也结成 Y Y 形时,我们就说这是形时,我们就说这是Y-YY-Y 形结线;形结线;当把高压侧结成当把高压侧结成 Y Y 形,形,把低压侧结成三角形时,把低压侧结成三角形时,我们就我们就说这是说这是Y-形结线;当把高压侧结成三角形,把低压侧结成形结线;当把高压侧结成三角形,把低压侧结成Z Z 形时,形时,我们就说这是我们就说这是-Z-Z 形结线。形结线。在上述的每种结线方式中,在上述的每种结线方式中,又有多种结线方法可选。又有多种结线方法可选。例如,例如,在在 Y-YY-Y形结线类型中有形结线类型中有 6 6 种结线方法;种结线方法;
16、在在 Y-Y-形结线和形结线和-Y-Y 形结线类型中也形结线类型中也各有各有 6 6 种结线方法。种结线方法。同样,同样,在在 Y-ZY-Z 和和-Z-Z 结线中也各有结线中也各有 6 6 种结线方法。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,不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
17、为了避免三次谐波的影响,就不能采用 Y-YY-Y 形结线;为了安全,在形结线;为了安全,在某些情况下必须把中性点引出来等等。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,其组别编号只有号只有 Yyn0Yyn0、Yd11Yd11、YNd11YNd11、YNy0YNy0 和和 Yy0Yy0 等等 5 5 种。种。其中的其中的 Yyn0Yyn0 联结组是在低压侧引出中性点,便于联结组是在低压侧引出中性点,便于 220V220V 电器用户电器用户使用;使用;YNd11YNd11 主要是供高压输电使用。主要是供高
18、压输电使用。2.2.表示联结组别的数字符号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,之间的相位差,不是零度,不是零度,就是就是 180180 度。度。但是,但是,对于三相变压器来说,对于三相变压器来说,2 2情况就要复杂得多。情况就要复杂得多。它们之间的相位差在零至它们之间的相位差在零至 330330 度之间。度之间。间隔是间隔是 3030度。度。所谓三相变压器的结线组别,就是给变压器的各种结线方法编的所谓三相变压器的结线组别,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
19、是怎样结线的。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。压端的相应电压间的相位差是多大的问题。具体说,具体说,三相变压器的组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。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(IEC60076-1)
20、60076-1)和国内标准(和国内标准(GB 1094.1-1996GB 1094.1-1996)的规定大体是:三相变压器联)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。结方式的编号是由字母和数字两部分组成的。例如:例如:Yy4Yy4、Yd11Yd11、Dy11Dy11、YNd11YNd11 等。等。其中的字母表示结线方式;其中的字母表示结线方式;数字表示结线的组别。数字表示结线的组别。具体介具体介绍如下:绍如下:根据国际标准和国家标准的规定:根据国际标准和国家标准的规定:“变压器高压、中压、低压绕组“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”联结
21、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。在这里,要特别注意的是“按额定电压递减的次序标注”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,而不是“按原边和副边的次序标注”标注”。所以,当结线方式标志的排序为。所以,当结线方式标志的排序为YNdYNd 时,并不是说一次侧一时,并不是说一次侧一定是高压定是高压 Y Y 结线。结线。具体说:具体说:Y Y 形、三角形和形、三角形和Z Z 形(也叫曲折形)结线的高压绕组用形(也叫曲折形)结线的高压绕组用大写字母大写字母 Y Y、D D 和和 Z Z 分别表示;对应的低压绕组分别用小写字母分别表示;对应的低压绕组分别用小写
22、字母 y y、d d 和和 z z 表示。表示。对于对于 Y Y 形结线来说,高压侧的中性点引出线用大写的形结线来说,高压侧的中性点引出线用大写的 N N 字表示;字表示;低压侧的中性点引出线用小写的低压侧的中性点引出线用小写的 n n 字表示;字表示;对于自耦变压器的低压绕组用对于自耦变压器的低压绕组用 autoauto 或或 a a 表示。表示。例如:例如:DynDyn 表示高压绕组是三角形结线;表示高压绕组是三角形结线;低压绕组是低压绕组是 Y Y 形结线,形结线,并有并有中性点引出;中性点引出;YNynYNyn 表示高压绕组是星形联结,低压绕组也是星形联结,而表示高压绕组是星形联结,低
23、压绕组也是星形联结,而且两个绕组都有中性点引出;且两个绕组都有中性点引出;YNautodYNautod或或YNadYNad表示由三台单相自耦变压器合组成星形联结,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。有中性点引出,且有三角形连接的第三绕组。3.3.表示三相变压器联结状况的标号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3 3准,准,并把它定位在
24、时间为零点的位置。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。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如果低压相量落后高压的相量是 3030 度,就相当是度,就相当是 1 1 点钟,因此,这点钟,因此,这种结线的组别编号就是“种结线的组别编号就是“1 1”。又如,当低压侧的相量落后高压侧的相。又如,当低压侧的相量落后高压侧的相量是量是 330330 度时,就相当是度时,就相当是 1111 点钟,因此就把这种结线的组别编号为点钟,因此就把这种结线的组别编号为“1111”。用什么相量作为比较的标准呢?在国内的书刊中,大都是用线电用什么相量作为比较的标准呢?在国内的书刊
25、中,大都是用线电压的相量作比较的。压的相量作比较的。而且是以而且是以 ABAB 相的电压作比较标准。相的电压作比较标准。具体说:具体说:如如果低压的线电压果低压的线电压Vab落后高压侧的相落后高压侧的相应相量应相量VAB以以 270270 度的话,它的组别度的话,它的组别编号就是编号就是“9 9”。但是,但是,近几年的国际、近几年的国际、国内标准都是采用相电压进行比较国内标准都是采用相电压进行比较的方法。具体说是用相电压的方法。具体说是用相电压Van落后落后VAN的角度来判定组别。文献的角度来判定组别。文献 1 1 就是就是采用这种方法的。采用这种方法的。但是,问题来了:对于三角形结但是,问题
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