三相变压器的工作原理及接线方法(精)

三 相 变 压 器

三相变压器原理

三相变压器是 3个相同的容量单相变压器的组合.它有三个铁芯柱,每个铁芯柱

都绕着同 一相的 2个线圈,一个是高压线圈,另一个是低压线圈.

三相变压器是电力工业常用的变压器.

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。

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/LVkV─YN,yn0,yn0或 YN,yn0,d11

220/110/LVkV─YN,yn0,yn0或 YN,yn0,d11

330/220/LVkV─YN,yn0,yn0或 YN,yn0,d11

330/110/LVkV─YN,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.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。

三相变压器的磁路

一、各相磁路彼此独立。就是用三个单相变压器构成三相变压器组。

二、各相磁路彼此相关(三相铁芯式变压器

三相变压器的连接组

一、三相变压器绕组的接法

基本接法:

星形(Y :三相末端相连

三角形(D :相邻相首末端相连

组合接法:

Yy 或 YNy 或 Yyn :高压侧和低压侧都是星形接法,某一侧的中性点可接地。

Yd 或 YNd ;高压侧星形接法,低压侧三角形接法,高压侧的中性点可接地。 Dy 或

Dyn :高压侧三角形接法,低压侧星形接法,低压侧的中性点可接地。 Dd :高压侧和低

压侧都是三角形接法。

注意:只有星形接法才有中性点。

二、连接组别及标准连接组

连接组:表示一、二次绕组电动势相位 关系的一种方法。

同极性端:某一时刻高低压绕组上极性相同的对应端点称为同极性端。

注意:同极性端是客观 存在的,它与高低压绕组的相对绕向有关。

首末端:绕组的两个端点,人为地指定其中一个是首端,则另一个就是末端。

时钟表示法:高压电动势看作时钟的长针,低压电动势看作时钟的短针, 把代表

高压电 动势的长针固定指向 12点,代表低压电动势的短针所指的时数作为绕组的组

号。

1、单相变压器的连接组别

Ii0:同极性端同时标为首端。

Ii6:同极性端一个标为首端,一个标为末端。

2、三相变压器的连接组别

三相变压器的连接组别用一、 二次绕组的线电势相位差来表示。 三相变压器

的连接组别 种类繁多, 为统一制造, 我国国标规定只生产五种标准连接组:Yyn0、

Yd11、 YNd11、 YNy0和 Yy0,其中前三种最为常用。

三相变压器 三相变压器绕组连接法及其磁路系统对电动势波形的影响

绕组连接法及其磁路系统对电动势波形的影响 由于磁路饱和,磁化电流为尖顶

波,可以分解为基波和奇数次 谐波,其中三次谐波分 量最大,对变压器的影响也最

大。 三次谐波电流分量分别为:

⎪⎩⎪⎨⎧=°−==°−==t I t I i t

I t I i t I i m m C

m m B m A ωωωωωµµµµµµµµ3sin 240(3sin 3sin 120(3sin 3sin 33333333特点:各

相电流的三次谐波分量是同相位 的!

由于三次谐波电流在时间上是同相位 的,它们能否流通取决于三相绕组的连接

方法。 一次侧 YN 连接:三次谐波电流可以通过 N 线流通,不论二次侧如何连接,各

相磁化 电流 均为尖顶波,铁芯中的磁通为正弦 波,二次侧各相电动势也为正弦 波。

一次侧 Y 连接:三次谐波电流不能流通,铁芯中的磁通波形和二次侧各相电动势

波形 与变压器的构造及二次侧的连接有关。

一、Yy 连接的三相变压器组

磁化电流:正弦 波,因为三次谐波电流分量不能流通。

铁芯磁通:平顶 波(因为磁路饱和 ,可以分解为基波和奇次谐波,其中三次谐波的

影 响较大。

相电势:尖顶 波,由基波电势和三次谐波电势合成。

思考:铁芯磁通波形和相电势波形都是主要由基波和三次谐波合成的, 为什么铁

芯磁通 波形是平顶波,而相电势波形是尖顶波?

注意:由于三相变压器组的各相有独立的磁路, 三相谐波磁通能够通过铁芯流通,

磁阻 较小,磁通较大,而且其频率是基波的三倍,其感应的三次电势分量振幅可达基波

的 50% ~60%,不但使相电势波形严重畸变,而且使相电势辐值超过允许值。所以,三

相变压器 组不能接成 Yy 运行。

二、三相铁芯式变压器 Yy 连接

和 Yy 连接的三相变压器组一样, 三次谐波电流分量不能流通, 磁通含有三次谐

波分量。 只是磁通的三次谐波分量不能通过铁芯流通, 只能通过变压器油、 油箱壁

合铁轭等形成回路, 其磁路磁阻较大,磁通量很小。其所感应的谐波电势也很小,相电

势接近于正弦波。所以, 三相铁芯式变压器可以接成 Yy 形式。

注意:由于三次谐波磁通经过油箱壁等钢件时,会在其中感应电动势,产生涡流,

引起 油箱壁局部过热,降低变压器的效率。国标规定,Yy 连接的三相铁芯式变压器,

其容量 不能超过 1800kVA 。

三、Yd 连接的三相变压器

二次侧的三次谐波电动势形成环流 ,该环流产生磁通与原有的三次谐波磁通相

抵消 , 铁芯磁通波形接近于正弦波, 相电势也接近于正弦波。 也可以理解为产生正

弦磁通所需要的 尖顶波由一次侧和二次侧共同提供,一次侧提供基波分量,二次侧提

供三次谐波分量。 由于 Yd 连接的三相变压器, 其相电势波形为正弦波, 所以大容量

的变压器可以接成 Yd

连接。 四、附加三角形连接绕组的 Yy 变压器 大容量的变压器如需要接成 Yy

形式， 必须在铁芯柱上另外安装一套三角形连接的绕组， 该绕组可以为变压器提

供励磁所需的三次谐波电流分量。 根据需要，还可以把该绕组的端点 引出，成为

三绕组变压器。