第六次课三相变压器的连接组 1 目前电力系统均采用三相制，因而三相变压器的应用极为广泛。三相变压器对称运行时，其各相的 电压、电流大小相等，相位互差120：因此在运行原理的分析和计算时，可以取三相中的一相来研究， 即三相问题可以化为单相问题。于是前面导出的基本方程、等效电路等方法，可直接用于三相中的任一 相。关于三相变压器的特点，如三相变压器的磁路系统，三相绕组的朕接方法等问题，将在本节中加以 研究。 一、三相变压器的磁路 1.三相组式变压器 三相变压器的磁路可分为三个单相独立磁路和三相磁路两类。图2一16表示三台单相变压器在电路上 联接起来，组成一个三相系统，这种组合称为三相变压器组。三相变压器组的磁路彼此独立，三相各有 自己的磁路。 图2-16三相变压器组及其磁路 2.三相心式变压器 心式变压器可由组式变压器演变得到。三台单相变压器如图1摆放： 图1 图2 图3 当三相绕组外施三相对称电压时，由于三相主磁通D4、中B和中：也对称（相位互差120，故三相磁通 之和将等于零，即： ΦA十ΦB十Φc=0 既然无磁通流过中间三个铁心柱，可考虑取消之。则变压器结构演变为图2：为减小体积，把三个 心柱安排在同一平面内，演变为3。可见，三相心式变压器的磁路是一个三相磁路，任何一相的磁路都以 其他二相的磁路作为自己的回路。三相磁路长度不相等，中间相较短，两边的两相较长，所以磁阻不相 等。当外施三相对称电压时，三相空载电流就不相等，对应中间相的较小，另二相的较大些。但由于变 压器的空载电流百分值很小，它的不对称对变压器负载运行的影响极小，可略去不计。 3.二者对比 与三相变压器组相比较，三相心式变压器的材料消耗较少、价格便宜、占地面积亦小，维护比较简 单；但对大型和超大型变压器，为了便于制造和运输，并减少电站的备用容量，往往采用三相变压器组
第六次课 三相变压器的连接组 1 目前电力系统均采用三相制，因而三相变压器的应用极为广泛。三相变压器对称运行时，其各相的 电压、电流大小相等，相位互差 120o ；因此在运行原理的分析和计算时，可以取三相中的一相来研究， 即三相问题可以化为单相问题。于是前面导出的基本方程、等效电路等方法，可直接用于三相中的任一 相。关于三相变压器的特点，如三相变压器的磁路系统，三相绕组的联接方法等问题，将在本节中加以 研究。 一、三相变压器的磁路 1． 三相组式变压器 三相变压器的磁路可分为三个单相独立磁路和三相磁路两类。图 2—16 表示三台单相变压器在电路上 联接起来，组成一个三相系统，这种组合称为三相变压器组。三相变压器组的磁路彼此独立，三相各有 自己的磁路。 2． 三相心式变压器 心式变压器可由组式变压器演变得到。三台单相变压器如图 1 摆放： 图 1 图 2 图 3 当三相绕组外施三相对称电压时，由于三相主磁通 、 和 也对称(相位互差 1200 )，故三相磁通 之和将等于零，即： A B c 既然无磁通流过中间三个铁心柱，可考虑取消之。则变压器结构演变为图 2；为减小体积，把三个 心柱安排在同一平面内，演变为 3。可见，三相心式变压器的磁路是一个三相磁路，任何一相的磁路都以 其他二相的磁路作为自己的回路。 三相磁路长度不相等，中间相较短，两边的两相较长，所以磁阻不相 等。当外施三相对称电压时，三相空载电流就不相等，对应中间相的较小，另二相的较大些。但由于变 压器的空载电流百分值很小，它的不对称对变压器负载运行的影响极小，可略去不计。 3．二者对比 与三相变压器组相比较，三相心式变压器的材料消耗较少、价格便宜、占地面积亦小，维护比较简 单；但对大型和超大型变压器，为了便于制造和运输，并减少电站的备用容量，往往采用三相变压器组
第六次课三相变压器的连接组 二、三相变压器的连接组 如果把两台变压器或多台变压器并联运行，除了要知道初级、次级绕组的连接方法外，还要知道初 级、次级绕组的线电势之间的相位，以免产生环流引起损耗。 连接组是用来表示初级、次级电势相位关系的一种方法。 1.三相变压器绕组摆放 低压绕组套在里面、靠近心柱，高压绕组套装在低压绕组外面。 用大写字母(A,B,C)、(X、Y、Z)分别表示高压绕组的首端和末端： 用小写字母(a,b,c)、(Xy,z)分别表示低压绕组的首端和末端。 绕组的排列：从左至右一次ABC或BCA或CAB 原付边均可采用星形接法(YYN)或三角形接法(D),多种组合。字母Nn:表示Y接有中性线。 0 2.同名端 同一相的高、低压绕组绕在同一心柱上，被同一磁通中所交链。当磁通中交变时，在同一瞬间， 两个绕组的感应电势的相位关系只有两种可能：相同或者相反，这取决与绕组的绕向和正方向的规定。 换句话说，当高压绕组的某一端点相对于另一端点的电位为正时，低压绕组必有一端点其电位也是相对 为正，这两个相同极性的端点就称为同名端，用“*”标注。 为了确定相电压的相位关系，高、低压绕组感应电势的正方向统一规定为从绕组的首端指向尾端。 若高压和低压绕组的首端为同名端，Ex和E为同相：若高压和低压绕组的首端为非同名端，则 Ex和E为反相.如下图。 照望 简化表示： A EAX A a x
第六次课 三相变压器的连接组 2 二、三相变压器的连接组 如果把两台变压器或多台变压器并联运行，除了要知道初级、次级绕组的连接方法外，还要知道初 级、次级绕组的线电势之间的相位，以免产生环流引起损耗。 连接组是用来表示初级、次级电势相位关系的一种方法。 1．三相变压器绕组摆放 低压绕组套在里面、靠近心柱，高压绕组套装在低压绕组外面。 用大写字母（A,B,C）、（X、Y、Z）分别表示高压绕组的首端和末端； 用小写字母（a,b,c）、（x,y,z）分别表示低压绕组的首端和末端。 绕组的排列：从左至右一次 ABC 或 BCA 或 CAB 原付边均可采用星形接法(Y/YN)或三角形接法(D)，多种组合。字母 N/n：表示 Y 接有中性线。 2．同名端 同一相的高、低压绕组绕在同一心柱上，被同一磁通 φ 所交链。当磁通 φ 交变时，在同一瞬间， 两个绕组的感应电势的相位关系只有两种可能：相同或者相反，这取决与绕组的绕向和正方向的规定。 换句话说，当高压绕组的某一端点相对于另一端点的电位为正时，低压绕组必有一端点其电位也是相对 为正，这两个相同极性的端点就称为同名端，用“*”标注。 为了确定相电压的相位关系，高、低压绕组感应电势的正方向统一规定为从绕组的首端指向尾端。 若高压和低压绕组的首端为同名端， 和 为同相；若高压和低压绕组的首端为非同名端，则 和 为反相.如下图。 EAX Eax EAX Eax 简化表示：
第六次课三相变压器的连接组 3 I/I一12（或I/I0) I/I-6 I:单相，Ea分针置于12，看Ea位于几点。 3.三相连接组别： 可联成Y/Y、Y/△、△/Y、△/△。Y型可有中线，N或Y0表示。 同时还给出原付边的相位差，例如Y/Y一12，Y/△一11，△/Y-5.. 线电压EB作为分针指向12点处，看时针E在几点位置？ 以Y/Y一12，Y/△一11两种联结组为例，说明其联结方法。 (1)Y/Y一12联接组 该联接组如图3-6所示。在图3-6b)中将E4B当作时钟的分针并指向钟面12处，将对应的Eb当 作时钟的时针，恰好也在12处，即为时钟的0点或12点，故此联接组用Y,y。(即Y/Y一12)来表记。 E E 0 E Ec 将Y,y0(即Y/Y一12)联接组的二次侧每相的始末端标记对调可得Y,y6(即Y/Y一6)联接组： 3 Ec Ec ER 将Y,y0(即Y/Y一12)联接组的二次侧各相标记轮换为bca可得Y,y4(即Y/Y一4)联接组；轮 换为cab可得Y,y8(即Y/Y一8)联接组：
第六次课 三相变压器的连接组 3 I/I—12（或 I/I0） I/I—6 I：单相， EA分针置于 12，看 Ea 位于几点。 3． 三相连接组别： 可联成 Y / Y 、Y / △ 、△/ Y 、△/△。Y 型可有中线，YN 或 Y0 表示。 同时还给出原付边的相位差，例如 Y / Y—12，Y / △—11， Y 5…. 线电压 作为分针指向 E AB 12 点处，看时针 E ab 在几点位置？ 以 Y / Y—12，Y / △—11 两种联结组为例，说明其联结方法。 （1） Y / Y—12 联接组 该联接组如图 3-6 所示。在图 3-6 b)中将 当作时钟的分针并指向钟面 12 处，将对应的 当 作时钟的时针，恰好也在 12 处，即为时钟的 0 点或 12 点，故此联接组用 Y, （即 Y / Y—12）来表记。 EAB Eab 0 y 将 Y，y0（即 Y / Y—12）联接组的二次侧每相的始末端标记对调可得 Y,y6（即 Y / Y—6）联接组； 将 Y,y0（即 Y / Y—12）联接组的二次侧各相标记轮换 为 bca 可得 Y,y4（即 Y / Y—4）联接组;轮 换为 cab 可得 Y,y8（即 Y / Y—8）联接组；
第六次课三相变压器的连接组 4 EA E。 E 同理，将Y,y6(即Y/Y一6)联接组二次侧各相标记轮换可得Y,2(即Y/Y一2)联接组和Y,y10 (即Y/Y一10)联接组 (2)Y/△一11联接组 B E Ec Eb=-E。 Ec 该联接组如图3-7所示。在图2-7b)中将E4B当作时钟的分针并指向12处，将 对应的E当作时钟的时针，恰好在11处，即时钟的11点，故此联接组用Y,d11(即 Y/△一11)来表记。 将Y,d11(即Y/△一11)联接组的二次侧每相的始末端对调可得Y,d5(即Y/△一5)联接组：将Y,d11 (即Y/△一11)联接组的二次侧各相标记轮换可得Y,d3(即Y/△一3)联接组和Y,d7(即Y/△一 7)联接组：将Y,d5(即Y/△一5)联接组的二次侧各相标记轮换可得Y,d9(即Y/△一9)联接组 和Y,d1(即Y/△一1)联接组。综上所述，三相变压器的联接组别如表3-1所示。 表3-1三相变压器的联接组别 基本组别 Y,y(即YN) Y,d(即Y/△) 12 6 11 5 派生组别 4 2 3 9 8 10 7 1
第六次课 三相变压器的连接组 4 同理，将 Y,y6（即 Y / Y—6）联接组二次侧各相标记轮换可得 Y,y2（即 Y / Y—2）联接组和 Y,y10 （即 Y / Y—10）联接组 (2) Y / △—11 联接组 该联接组如图 3-7 所示。在图 2-7 b) 中将 当作时钟的分针并指向 12 处，将 EAB 对应的 当作时钟的时针，恰好在 11 处，即时钟的 11 点，故此联接组用 Y，d11（即 Eab Y / △—11）来表记。 将 Y,d11（即 Y / △—11）联接组的二次侧每相的始末端对调可得 Y,d 5（即 Y / △—5）联接组；将 Y,d11 （即 Y / △—11）联接组的二次侧各相标记轮换可得 Y,d3（即 Y / △—3）联接组和 Y,d7（即 Y / △— 7）联接组；将 Y,d 5（即 Y / △—5）联接组的二次侧各相标记轮换可得 Y,d 9（即 Y / △—9）联接组 和 Y,d 1（即 Y / △—1）联接组。综上所述，三相变压器的联接组别如表 3-1 所示。 表 3-1 三相变压器的联接组别 基本组别 Y,y （ 即 Y /Y ） Y,d（ 即 Y / △ ） 12 6 11 5 派生组别 4 2 3 9 8 10 7 1 ab EE b
第六次课三相变压器的连接组 三. 不同连接法对电势波形的影响 在分析单相变压器的空载电流波形时，曾经指出：当外施电压山1为正弦波时，和它相平衡的电势1以 及主磁通中也是正弦波（或者说近似正弦波）。由于铁芯磁路的非线性（通常设计额定点在磁化曲线已经 开始饱和的膝点附近)。空载电流呈尖顶波，其中除基波外还有较强的3次谐波电流i3。对于三相变压器， 各相3次谐波电流分别为 io34=Io3m Sin3@t iosB=Io3m Sin3(@1-120)=Io3m Sin3@t iosc=lo3m Sin3(@1-240)=lo3m Sin3@t 由此可见，在对称三相中，所有的3次谐波都是同相位同大小的。它能否流通与三相绕组的连接方法有 关。 如初级为N连接，三次谐被电流可以流通，各相磁化电流为尖顶波。在这种情况下，不论次级 是y连接或d连接，铁芯中的磁通均能保证正弦波形，因此，相电势也为正弦波。 如初级为Y连接，三次谐波电流则不能流通。以下着重分析三次谐波电流不能流通所产生的影响。 1.Y,y联接的三相变压器 ·励磁电流的3次谐波分量不能流通 ·尖顶波一三次谐波心正弦波 ·由于饱和，正弦的励磁电流产生平顶波的磁通 ·平顶波的磁通分解为基波磁通和三次谐波磁通 对于三相组式变压器，三相同相位同大小的 三相组式变压器 3次谐波磁通能通过铁芯磁路，则将会导致 主磁通呈平顶波，相电压呈尖顶波。 不可作Y,y联接
第六次课 三相变压器的连接组 5 三． 不同连接法对电势波形的影响 在分析单相变压器的空载电流波形时，曾经指出：当外施电压 为正弦波时，和它相平衡的电势 以 及主磁通 1 u 1 e 也是正弦波（或者说近似正弦波）。由于铁芯磁路的非线性（通常设计额定点在磁化曲线已经 开始饱和的膝点附近）。空载电流呈尖顶波，其中除基波外还有较强的 3 次谐波电流 。对于三相变压器， 各相 3 次谐波电流分别为 03 i A i03 = Sin3 m I 03 t B i03 = I 03m Sin3( t -1200 )= Sin3 m I 03 t C i03 C= Sin3( m I 03 t -2400 ) = Sin3 m I 03 t 由此可见，在对称三相中，所有的 3 次谐波都是同相位同大小的。它能否流通与三相绕组的连接方法有 关。 如初级为 YN 连接，三次谐被电流可以流通，各相磁化电流为尖顶波。在这种情况下．不论次级 是 y 连接或 d 连接，铁芯中的磁通均能保证正弦波形，因此，相电势也为正弦波。 如初级为 Y 连接，三次谐波电流则不能流通。以下着重分析三次谐波电流不能流通所产生的影响。 1． Y,y 联接的三相变压器 励磁电流的 3 次谐波分量不能流通 尖顶波－三次谐波 正弦波 由于饱和，正弦的励磁电流产生平顶波的磁通 平顶波的磁通分解为基波磁通和三次谐波磁通 三相组式变压器 不可作 Y,y 联接 对于三相组式变压器，三相同相位同大小的 3 次谐波磁通能通过铁芯磁路，则将会导致 主磁通呈平顶波，相电压呈尖顶波
第六次课三相变压器的连接组 e1+e3产生过 电压危害绝缘！ 对于三相芯式变压器，由磁路互相联系，三 相同相位同大小的3次谐波磁通不能通过铁 三相芯式变压器 芯磁路，只能通过变压器油、油箱壁等形成 可作Y,y联接。但 闭路，故三次谐波磁通很小，因此，铁芯中 容量不能很大。 主磁通将近似正弦波，相电势的波形也接近 正弦波。 2.D,y和Y,d联接的三相变压器 都可作D,y联接 当三相变压器采用D,y联接时，一次侧空载电流因其3 次谐波分量可以通过而呈尖顶波，故主磁通为正弦波， 由它感应的相电势e,和e,也是正弦波。 当三相变压器采用Y,d联接时，虽然一次侧 空载电流中的3次谐波分量不能通过，由此 导致主磁通和一、二次侧相电势中都出现3 次谐波。但因二次侧为三角形联接，3次谐 波相电势将在二次侧的闭合回路内产生3次 谐波电流。这时，变压器的主磁通就由一次 侧正弦波的空载电流和二次侧的3次谐波电 流共同建立，其结果与D,y联接时一样，导 致主磁通近似正弦波。由于为建立正弦波主 磁通所需的3次谐波电流是很小的，所以对 变压器的运行并无多大影响。 由此可见，对于大容量的变压器，通常将某一侧绕组作三角形联接， 或者在采用Y,y联接时，铁芯上另外再绕一个三角形联接的小容量线圈， 以保证相电势接近正弦波
第六次课 三相变压器的连接组 6 31 ee 产生过 电压危害绝缘！ 三相芯式变压器 可作 Y,y 联接。但 容量不能很大。 对于三相芯式变压器，由磁路互相联系，三 相同相位同大小的 3 次谐波磁通不能通过铁 芯磁路，只能通过变压器油、油箱壁等形成 闭路，故三次谐波磁通很小，因此，铁芯中 主磁通将近似正弦波，相电势的波形也接近 正弦波。 2． D,y 和 Y,d 联接的三相变压器 当三相变压器采用 D,y 联接时，一次侧空载电流因其 3 次谐波分量可以通过而呈尖顶波，故主磁通为正弦波， 由它感应的相电势 和e1 e2 也是正弦波。 都可作 D,y 联接 由此可见，对于大容量的变压器，通常将某一侧绕组作三角形联接， 或者在采用 Y,y 联接时，铁芯上另外再绕一个三角形联接的小容量线圈， 以保证相电势接近正弦波。 当三相变压器采用 Y,d 联接时，虽然一次侧 空载电流中的 3 次谐波分量不能通过，由此 导致主磁通和一、二次侧相电势中都出现 3 次谐波。但因二次侧为三角形联接，3 次谐 波相电势将在二次侧的闭合回路内产生 3 次 谐波电流。这时，变压器的主磁通就由一次 侧正弦波的空载电流和二次侧的 3 次谐波电 流共同建立，其结果与 D,y 联接时一样，导 致主磁通近似正弦波。由于为建立正弦波主 磁通所需的 3 次谐波电流是很小的，所以对 变压器的运行并无多大影响