变压器连接组别及绕组方式

变压器连接组别及绕组⽅式
三相变压器的连接组
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⼀、三相绕组的连接⽅法
常见的连接⽅法有星形和三⾓形两种。

以⾼压绕组为例，星形连接是将三相绕组的末端连接在⼀起结为中性点，把三相绕组的⾸端分别引出，画接线图时，应将三相绕组竖直平⾏画出，相序是从左向右，电势的正⽅向是由末端指向⾸端，电压⽅向则相反。

画相量图时，应将B相电势竖直画出，其它两相分别与其相差120°按顺时针排列，三相电势⽅向由末端指向⾸端，线电势也是由末端指向⾸端。

三⾓形连接是将三相绕组的⾸、末端顺次连接成闭合回路，把三个接点顺次引出，三⾓形连接⼜有顺接、倒接两种接法。

画接线图时，三相绕组应竖直平⾏排列，相序是由左向右，顺接是上⼀相绕组的⾸端与下⼀相绕组的末端顺次连接。

倒接是将上⼀相绕组的末端与下⼀相绕组的⾸端顺次连接。

画相量图时，仍将B相竖直向上画出，三相接点顺次按顺时针排列，构成⼀个闭合的等边三⾓形，顺接时三⾓形指向右侧，倒接时三⾓形指向左侧，每相电势与电压⽅向与星形接线相同。

也就是说，相量图是按三相绕组的连接情况画出的，是⼀种位形图。

其等电位点在图上重合为⼀点，任意两点之间的有向线段就表⽰两⾯三⼑点间电势的相量，⽅向均由末端指向⾸端。

连接三相绕组时，必须严格按绕组端头标志和接线图进⾏，不得将⼀相绕组的⾸、末端互换，否则会造成三相电压不对称，三相电流不平衡，甚⾄损坏变压器。

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⼆、单相绕组的极性
三相变压器的任⼀相的原、副绕组被同⼀主磁通所交链，在同⼀瞬间，当原绕组的某⼀端头为正时，副绕组必然有⼀个电位为正的对应端头，这两个相对应的端头就称为同极性端或同名端，通常以圆点标注。

变压器原、副绕组之间的极性关系取决于绕组的绕向和线端的标志。

当变压器原、副绕组的绕向相同，位置相对应的线端标志相同（即同为⾸端或同为末端），在电源接通的时候，根据椤次定律。

可以确定标志相同的端应同为⾼电位或同为低电位，其电势的相量是同相的。

如果仅将原绕组的标志颠倒，则原、副绕组标志相同的线端就为反极性，其电势的相向即为反相。

当原、副绕组绕向相反时，位置相同的线端标志相同，则两绕组的⾸端为反极性。

两绕组的感应电势反相。

如果改变原绕组线端标志，则两绕组⾸端为同极性，两绕组的感应电势同相。

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三、连接组标号的含义和表⽰⽅法
连接组标号是表⽰变压器绕组的连接⽅法以及原、副边对应线电势相位关系的符号。

连接组标号由字符和数字两部分组成，前⾯的字符⾃左向事依次表⽰⾼压、低压绕组的连接⽅法。

后⾯的数字可以是0——11之间的整数，它代表低压绕组线电势对⾼压绕组线电势相位移的⼤⼩，该数字乘以30°即为低压边线电势滞后于⾼压边红电势相位移的⾓度数。

这种相位关系通常⽤“时钟表⽰法”加以说明，即以原边线电势相量做为时钟的分针，并令其固定指向12位置，以对应的副边线电势相量做为时针，它所指的时数就是连接组标号中的数字。

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四、连接组标号的判定
（⼀）Y，y0连接组标号
原、副绕组都是星形连接，且原、副绕组都以同极性端做为⾸端，所以原、副绕组对应的相电势是同相位。

先画出原边相电势相量图，再按原、副绕组相电势同相位画出副边相电势相量图，根据相电势与线电势的关系，画出线电势相量，再将副边的⼀个线电势相量平移到原边对应的线电势相量上，且令它们的末端重合，就可看出它们是同相的，⽤时钟表⽰法看，它们均指在12上，这种连接组标号就是Y，y0。

（⼆）Y，y6连接组标号
原、副绕组仍为星形接线，但各相原、副绕组的⾸端为反极性（画接线图时，原绕组不变，副绕组上下颠倒，竖直向下，电势正⽅向由末端指向⾸端）。

原、副绕组对应相电势反相。

据此，按上述⽅法可画出相量图，并可知，原、副绕组相对应的线电势的相位移是180°，当原边线电势相量指向12时，对应的副边线电势相量将指在6的位置上，这种连接组标号就是Y，y6。

原、副绕组均为星形连接的三相变压器，除了0、6两组连接组标号外，改变绕组端头标志，还可有2、4、8、10四个偶数的连接组标号数字。

（三）Y，d11连接组标号
原绕组做星形连接，副绕组为三⾓形顺接，各相原、副绕组都以同极性端为⾸端。

按前述⽅法画出原、副绕组相电势相量图，再根据线电势和相电势的关系。

画出线电势相量，将副边的⼀个线电势相量平移，使其末端与对应的原边线电势末端重合，可以看出，副边线电势滞后于对应的原边线电势相量330°，⽤时钟表⽰法可判定为Y，d11连接组标号。

假如Y，d连接的三相变压器各相原、副绕组的⾸端为反极性，原绕组仍然不变，副绕组各相极性相反，且仍然顺接，按上述⽅法，就可判定是Y，d5连接组标号。

将Y，d11和Y，d5中的副绕组端头标志逐相轮换，还将得到3、7、9、1四种连接组标号的数字。

如上所述，连接组标号不仅与原、副绕组的连接⽅法有关，⽽且与它们的绕线⽅向及线端标志有关，改变这三个因素中的任何⼀个，都会影响连接组标号。

连接组标号的数字共有12个，其中偶数和奇数各6个，凡是偶数的，原、副绕组的连接⽅法必定⼀致；凡是奇数的，原、副绕组连接⽅法必定不同。

连接组标号是变压器并列运⾏的条件之⼀。

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五、连接组标号的测定
测定连接组标号的⽅法有双电压表法、直流法和相位表法。

现只学电压表法，测定连接组标号之前，通常应先测定原、副绕组的相对极性。

（⼀）绕组极性的测定
1、直流感应法：
将⾼压边⼀相绕组的⾸端接电池正极，末端接电池负极，对应相低压边线端接检流计。

按通电路时，若检流计指针正向偏转，则与检流计正极相连的必定是⾸端。

若检流计反向偏转，则与检流计正极相连的必定是末端，按此确定标志，则原、副绕组的⾸端为同极性端。

2、交流感应法：
将同⼀相⾼、低压绕组的⾸端连接在⼀起，在⾼压边的两端加⼀个不超过250V的交流电压，然后分别测量⾼、低压边的电压，以及⾼、低压绕组末端间的电压。

若⾼、低压绕组末端间电压等于⾼压边电压与低压边电压之差，说明⾼、低压边电压同相，即⾼…低压绕组的⾸端为同极性端。

或⾼、低压绕组末端间电压等于⾼、低压边电压之和，说明⾼、低压边电压反相，即⾼、低压绕组的⾸端不是同极性端。

（⼆）连接组标号的测定
将⾼压边A端和低压边a端连接在⼀起，在⾼压边加⼀个不超过250V（最好为 100V，便于计算）的三相交流电压，⽤电压表依次测量B相原边⾸端与B相副边⾸端、C相副边⾸端之间的电压，C相原边⾸端与C相副边⾸端间的电压。

当B相原边⾸端与C相副边⾸端间的电压等于C相原边⾸端与B相副边⾸端间的电压，且⼆者均B 相原、副边⾸端间的电压时，为Y，y0连接组标号；
当B相原、副边⾸端间的电压等于B相原边⾸端与C相副边⾸端间的电压，且⼆者均⼩于C相原边⾸端与B相副边⾸端间的电压时，为Y，d11连接组标号。

三相变压器的磁路系统和空载电势波形
⼀、三相变压器的磁路系统三相变压器的磁路系统主要分为两类：⼀类是各相磁路彼此⽆关，实际存在于三相变压器组中，巨型变压器为了便于制造和运输，多采⽤三相变压器组；
另⼀类是各相磁路彼综上所述，三相变压器组不能采⽤Y，y连接，⽽三相铁⼼柱变压器可采⽤Y，y连接，但从附加损耗考虑，对于容量⼤、电压⾼的三相铁⼼柱变压器不宜采⽤Y，y连接。

（⼆）D，y和Y，d连接的三相变压器
变压器原边作三⾓形连接时，三次谐波电流可在三⾓形回路内流过，于是主磁通及其在原、副绕组中的感应电势都是正弦波。

原边为星形连接⽽副边为三⾓形连接时，原边空载电流中的三次谐波分量不能流通，因⽽主磁通和相电势中似乎应出现三次谐波，但因副边为三⾓形连接。

三次谐波电势便在闭合的三⾓形回路内形成三次谐波环流，副边闭合回路的感抗远远地⼤于电阻，所以三次谐波环流⼏乎滞后三次谐波电势90°。

副边三次谐波环流建⽴的三次谐波磁通⼜⼏乎与该三次谐波环流同相，因此副边三次谐波环流建⽴的三次谐波磁通与主磁通中的三次谐波分量反向，因⽽抵消了主磁通中三次谐波分量的作⽤，使合成主磁通及其感应电势都接近正弦波。

因此，三相变压器中只要原、副边中有⼀边接成三⾓形，则不论磁路系统如何，相电势波形都可接近于正弦波。

这主要是因为主磁通决定于原、副绕组的总磁势，三⾓形连接的绕组在原边或副边所起的作⽤是⼀样的。

为了改善电势波形，总希望原、副边⾄少有⼀边为三⾓形连接。

三绕组变压器
当发电⼚需要⽤两种不同电压向电⼒系统或⽤户供电时，或都变电站需要连接⼏级不同电压的电⼒系统时，通常采⽤三绕组变压器。

三绕组变压器有⾼压、中压、低压三个绕组，每相的三个绕组套在⼀个铁⼼柱上，为了便于绝缘，⾼压绕组通常都置于最外层。

升压变压器的低压绕组放在⾼、中压绕组之间，这样布置的⽬的是使漏磁场分布均匀，漏抗分布合理，不致因低压和⾼压绕组相距太远⽽造成漏磁通增⼤以及附加损耗增加，从⽽保证有较好的电压调整率和运⾏性能。

降压变压器主要从便于绝缘考虑，将中压绕组放在⾼压、低压绕组之间。

根据国内电⼒系统电压组合的特点，三相三绕组变压器的标准连接组标号有YN，yn0，d11和YN，yn0，y0两种。

01
⼀、容量配置和电压⽐
三绕组电⼒变压器各绕组的容量按需要分别规定。

其额定容量是指三个绕组中容量最⼤的那个绕组的容量，⼀般为⼀次绕组的额定容量。

并以此作为100%，则三个绕组的容量配置有
100/100/50、100/50/100、100/100/100三种。

三绕组变压器的空载运⾏原理与双绕组变压器基本相同，但有三个电压⽐，即⾼压与中压、⾼压与低压、中压与低压三个。

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⼆、基本⽅程式和等值电路
三绕组变压器负载运⾏时，主磁通同时与三个绕组的磁通相交链，由三个绕组的磁势（电流与匝数和乘积）共同产⽣，因此，负载时的磁势平衡⽅程式为三个绕组的磁势之相
⾃耦变压器
⾃耦变压器与普通的双绕组和三绕组变压器的区别是它的原、副绕组之间不仅有磁的联系，⽽且有电的直接联系。

它没有独⽴的副绕组，⽽是把原绕组的⼀部分匝数作为副绕组，也就是说，原、副绕组共⽤⼀部分绕组，这部分绕组称为公⽤绕组。

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⼀、基本电磁关系
它的变⽐仍然等于原、副绕组的感应电势之⽐，等于原、副绕组的匝数之⽐，约等于原、副绕组端电压之⽐。

负载运⾏时的磁势平衡⽅程式为原、副绕组磁势的相量和等于原绕组的空载磁势相量（也即励磁磁势）。

当忽略空载电流时，为原、副绕组的磁势相量和等于零。

通过变换可知，原边电流相量等于副边电流负相量与变⽐倒数之积。

在原、副绕组公共部分的电流相量等于原、副边电流的相量和，等于副边电流相量的⼀减变⽐倒数倍。

从上述关系可知，原、副边电流相位相差180°，流过绕组公共部分的电流的有效值，等于副边电流与原边电流有效值之差，等于副边电流有效值的⼀减变⽐倒数倍，或都通过变换可知，副边电流的有效值等于原边电流与公共绕组电流有效值之和。

也就是说副边电流由两部分组成，⼀部分是从原边直接流过来的原边电流，另⼀部分是通过电磁感应从公共绕组感应⽽来的电流。

显然公共绕组电流的有效值⼩于副边电流的有效值，与双绕组变压器流过副边电流的副绕组相⽐，⾃耦变压器公共绕组的导线截⾯可以⼩⼀些，⽽且变⽐愈接近于⼀，公共绕组的电流愈⼩，经济效益越⾼，通常变⽐在1.25⾄2之间。

⾃耦变压器的视在功率等于原边电压与电流之积，也等于副边电压与电流之积。

将副边电流的有效值等于公共绕组电流与原边电流有效值之和代⼊，可知，视在功率由两部分组成。

⼀部分为⼆次电压与公共绕组电流有效值的乘积，它是通过公共绕组电磁感应传递到副边的功率，占视在功率的⼀减变⽐倒数倍，称为电磁功率。

另⼀部分为⼆次电压与⼀次电流的有效值的乘积，是由原边通过电传导的⽅式传递到副边的，占视在功率的变⽐倒数倍，称为传导功率。

由于副边能直接从原边吸取⼀部分功率，所以⾃耦变压器的额定容量和计算容量是不同的，额定容量由输出功率决定，计算容量则由电磁功率决定。

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⼆、特点和应⽤
⾃耦变压器的原、副绕组有电的直接联系，副边能直接从原边吸取部分功率。

这是⼀个特点。

正因为这样，⾃耦变压器的计算容量只有额定容量的⼀减变⽐倒数倍，⽽变压器的重量和尺⼨决定于计算容量，因此，和相同容量的普通变压器相⽐，⾃耦变压器能节省材料，缩⼩体积，减轻重量。

⽽且随着有效材料的减少，铜损和铁损也相应减少，从⽽提⾼了效率。

另⼀⽅⾯，由于⾃耦变压器原、副边有电的直接联系，使电⼒系统中的过电压保护较为复杂。

⼜因为⾃耦变压器的短路阻抗是相当于把绕组的串联部分（仅属原绕组的部分）作为原边，公共部分作为副边时的双绕组变压器的短路阻抗，其标么值较同容量的普通变压器⼩，帮短路故障电流较⼤。

分裂变压器
分裂变压器的结构特点是把其中⼀个或⼏个绕组分裂成⼏个部分，每个部分形成⼀个分⽀，⼏个分⽀之间没有电的联系。

⼏个分⽀容量相同，额定电压相等或接近，可以单独运⾏或同时运⾏，可以承担相同或不同负载。

分裂⽀路之间应具有较⼤的阻抗，⽽分裂路与不分裂绕组之间应具有相同的阻抗。

通常把低压绕组作为分裂绕组，分裂成两个或三个⽀路，线端标志为⼩写字母加数字。

不分裂的⾼压绕组由两个并联⽀路组成，线端标志不变。

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⼀、参数和等值电路
当分裂绕组的⼏个分⽀并联成⼀个总的低压绕组对⾼压绕组运⾏时，称为穿越运⾏，此时变压器的短路阻抗称为穿越阻抗。

当低压分裂绕组的⼀个分⽀对⾼压绕组运⾏时，你为半穿越运⾏，此时变压器的短路阻抗称为半穿越阻抗。

当分裂绕组的⼀个分⽀对另⼀个分⽀运⾏时，称为分裂运⾏，此时变压器的短路阻抗称为分裂阻抗。

分裂阻抗与穿越阻抗之⽐称为分裂系数，它是分裂变压器的基本参数之⼀，⼀般为3——4。

三相双绕组双分裂变压器，每相有三个绕组：⼀个不分裂的⾼压绕组，它有两个⽀路，但总是并联的，实际上是⼀个绕组；两个相同的低压分裂绕组。

故可以仿照三绕组变压器，得到由三个等值阻抗组成的等值电路。

按照分裂阻抗的定义，分裂阻抗为两个分⽀之间的阻抗，它等于两分⽀短路阻抗之和，考虑到分裂绕组各分⽀排列的对称性，所以各分⽀短路阻抗相等，等于⼆分之⼀的分裂阻抗，等于⼆分之⼀分裂系数倍的穿越阻抗。

穿越阻抗是两分⽀关联后对⾼压绕组间的阻抗，即穿越阻抗等于⾼压绕组的短路阻抗与分⽀短路阻抗的⼀半之和。

所以有：
⾼压绕组的短路阻抗等于穿越阻抗减去⼆分之⼀的分⽀短路阻抗；⽽分⽀短路阻抗等于⼆分之⼀分裂系数倍的穿越阻抗，所以⾼压绕组的短路阻抗⼜等于⼀减去四分之⼀倍的分裂系数，再乘以穿越阻抗。

⼆、特点和应⽤
与普通变压器相⽐，分裂变压器有如下特点：
（1）限制短路电流的作⽤显著。

当分裂绕组⼀个⽀路短路时，短路电流经过半穿越阻抗。

半穿越阻抗等于⾼压绕组和⼀个分⽀短路阻抗之和，等于⼀加上四分之⼀倍的分裂系数，乘以穿越阻抗。

也就是说半穿越阻抗⽐穿越阻抗⼤了四分之⼀分裂系数倍的穿越阻抗，也就是⽐普通变压器的短路阻抗⼤，所以短路电流⼩。

（2）有利于电动机⾃起动条件的改善。

分裂变压器的穿越阻抗⽐普通变压器的短路阻抗⼩，所以流过起动电流时变压器的电压降要⼩些，允许电动机起动容量⼤些。

（3）当分裂绕组⼀个⽀路发⽣短路故障时，另⼀个⽀路的母线电压降很⼩，即残压较⾼，这是分裂变压器的主要优点。

分裂变压器的主要缺点是造价较⾼。

分裂变压器的主要应⽤有两个：
（1）当两台发电机通过⼀台分裂变压器向系统送电时，分裂变压器的分裂阻抗有效地增⼤了两台发电机之间的阻抗，从⽽达到减少短路电流的⽬的。

（2）当采⽤⼀台分裂变压器分成两个分⽀向两段独⽴母线供电时，分裂阻抗也使两段母线之间具有较⼤的阻抗，以减⼩母线短路时的互相影响。

分裂变压器多⽤作200MW以上的⼤机组的⼚⽤变压器。

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