三相变压器联结组标号的判别方法

三相变压器联结组标号的判别方法
作者：官腾
来源：《电子世界》2013年第08期
【摘要】通过分析三相变压器各相绕组电动势的关系，作者提出了三种判别三相变压器联结组标号的方法，并通过例题对各种方法进行了讲解。

三种方法包括两种理论上的和一种工程实践上的。

【关键词】三相变压器；联结组；标号；判定
当两台或多台变压器并联运行时，需知道一次、二次绕组对应的线电势（或线电压）之间的相位关系，以便确定各台变压器能否并联运行，变压器的联结组标号就是用来表征上述相位差的一种标志。

此外，在晶闸管变流装置中，在发电机的可控硅励磁调节装置中，以及交直流传动系统的调试维修等场合中，正确判别变压器的联结组标号也是必不可少的。

我国国家标准GB1094-85中规定的判定联结组标号方法不易掌握，因此在实际工作中，很多人都搞不清三相变压器的联结组标号及判别方法。

本文将从理论和实际操作上对三相变压器的联结组作比较深入的探讨，以便广大同行们能对三相变压器的联结组有一个比较清楚的认识，并能准确快速判别三相变压器的联结组标号。

1.三相变压器的联结组
在开始本文前，有必要对电力变压器的出线标志作统一规定，以便在讨论中不会出现混淆。

在绕组的联结中，绕组首端和末端的标志规定如下：高压绕组首端为A、B、C，末端为X、Y、Z；低压绕组首端为a、b、c，末端为x、y、z。

1.1 三相变压器的联结法
三相变压器的联结组是用二次侧线电势与一次侧对应线电势的相位差来决定的，它不仅与绕组的绕法和首、末端的标法有关，还与三相绕组的联结法有关。

三相绕组的联结法有星形接法和三角形接法，分别用Y、D（或y、d）表示，其中大写字母表示高压侧，小写字母表示低压侧。

具体表示时高压绕组的联结法写在左，低压绕组联结法写在右。

例如：高压绕组为星形接法，低压绕组为三角形接法时我们记此三相变压器的联结法为Yd。

此外，有的星形联结法可以引出中线，分别用O（高压侧）或o（低压侧）表示。

1.2 三相变压器的联结组
对于三相变压器的绕组，无论采用什么联结法，一、二次侧的线电势的相位差总是300的整倍数。

因此，采用时钟表面上12个数字来表示这种相位差是很显明的，如图1。

这种表示法规定：把高压侧（一般是一次侧）线电动势的相量作为分针，始终指向“12”，而以低压侧线电动势的相量作为时针，它所指的数字即表示高、低压侧电动势相量间的相位差。

这个数字称为三相变压器的“联结组标号”。

例如：Yd11表示此变压器高压侧为星形接法，低压侧为三角形接法，高、低压侧电动势相量间的相位差为11点时时针与分针的相位差即3300；Yy2表示此变压器高、低压侧均为星形接法，高、低压侧电动势相量间的相位差为2点时时针与分针的相位差即600。

根据国家标准GB1094-85中规定，联结组可能的标号共有26种（含两种单相变压器）。

为了使电力变压器使用方便和统一，避免因联结组过多而引起混乱和事故，GB1094-85中规定除特殊联结外，一般只生产Yyo12、Yd11、Yod11、Yoy12、Yy12等五种，其中前三种最常用。

Yyo12联结组二次侧可以引出中线成为三相四线制，用作配电变压器时可兼带照明负载和动力负载；Yd11联结组用在二次侧电压超过400V的线路中，这时变压器有一方接成三角形，可消除高次谐波，对运行有利；Yod11联结组主要用于高压输电线路中，使电力系统的高压侧有可能接地。

本文只讨论Yy、Yd系列的12种联结组标号。

2.相量图法判断三相变压器的联结组
2.1 相量图法判断三想变压器联结组标号的步骤
（1）按照规定的绕组端子标志（极性），连成规定的联结组，画出联结图。

如果联结图已经存在，此步骤可省略。

（2）标明相电动势的方向。

（3）判断同一相高低压绕组的电动势相位，并画出高低压侧对称三相电动势的相量图，将相量与的头A和a画在一个点上。

（4）根据高低压绕组的线电动势的相位差，确定联结组标号。

2.2 典型例题
例1：图2（a）为某三相变压器绕组联结图，确定其标号。

解：
（1）首先判断出这是Yy联结法。

（2）标明相电动势的方向，如和，由于高低压绕组端子标志（极性）相同，和相位相同、方向相同。

（3）画出高、低压侧对称三相电动势的相量图，如图2（b），将相量与的头A和a画在一个点上。

（4）根据高、低压绕组的线电动势的相位差，得知此变压器联结组标号为Yy8。

例2：图3（a）为某三相变压器绕组联结图，确定其标号。

解：
（1）首先判断出这是Yd联结法。

（2）标明相电动势的方向，如和，注意：此处和例1中不同，由于高低压绕组端子标志（极性）不同，和（也即）相位相差1800，方向刚好相反；同样，和方向相同；和方向相同。

（3）画出高、低压侧对称三相电动势的相量图，如图3（b），将相量与的头A和a画在一个点上。

（4）根据高、低压绕组的线电动势的相位差，得知此变压器联结组标号为Yd1。

特别注意：采用相量图法判断三相变压器联结组标号需要注意的问题是：
（1）一、二次侧绕组电动势的相量方向与绕组端子标志（极性）有关，此点不可忽略。

（2）高压侧相量图画完后，为保证低压侧相量图的a与高压侧的A重合在一个点上，要首先画低压绕组的a相相量图。

（3）在联结法为Dy时，为判断方便，一般先画出星形联结的二次侧绕组的电动势相量图。

3.表盘图法判断三相变压器的联结组
采用时钟表示法的联结组标号与钟点对应关系如图1所示。

从图1可看出，Yy0接法时，和重合指向时钟的12点，而在其它的接法中和在顺时针方向上有夹角（300×标号），或者说，在逆时针方向上和有夹角（3600-300×标号）。

此外我们知道，决定变压器联结组标号的因素有三个：一是二次侧有y、d两种接法，由y→d 时逆时针旋转300；二是二次侧绕组的端子标志（极性），端子标志在首端与在末端时相差1800；
三是二次侧绕组的相序，可能的相序有abc、cab、bca，当abc→cab/cab→bca/bca→abc 时，逆时针旋转2400（顺时针旋转1200），当abc→bca/cab→abc/bca→cab时，逆时针旋转
1200（顺时针旋转2400）。

表盘图法正是根据不同组别和的角度关系及决定变压器联结组标号的三个因素分析的。

下面举例说明。

例3：图4为某三相变压器绕组联结图，用表盘图法确定其标号。

解：
（1）首先判断出这是Yy联结法。

（2）与Yy12比较：二次侧绕组的端子标志（极性）相反，相序abc→cab。

所以应逆时针旋转1800+2400=4200。

此时指向数字10，故此变压器连接组标号为Yy10。

例4：图3为某三相变压器绕组联结图，用表盘图法确定其标号。

解：
（1）首先判断出这是Yd联结法。

（2）与Yy12比较：二次侧绕组的端子标志（极性）相反，相序abc→bca，联结法
y→d。

所以应逆时针旋转1800+1200+300=3300。

此时指向数字1，故此变压器连接组标号为Yd1。

至于已知绕组联结组标号确定绕组联结图，与相量图法类似，只要熟练掌握了表盘图法的实质，这就是已知联结图判断联结组标号的逆过程，这里不再赘述。

4.工程实验法判断三相变压器的联结组
4.1 工程实验测定法的原理
图5为Yy12联结时三相绕组的联结图，图中将一次、二次侧的同极性端标为首端，将一次、二次侧的首端短接为一个电位点。

假设变压器变比为，由相量图可导出：
同样道理，还可以推导出其余各联结组标号的电动势关系，如表1。

根据前面的理论分析，我们可以发现，名处不同的联结组，电压和、之间的关系各不相同，由此就可以找到一个判定三相变压器联结组标号的简单方法。

4.2 三相变压器绕组极性的测定方法
如果变压器是联结好的，其极性、高低压绕组已知，则可以跳过此步骤。

否则要进行测试。

对于一台没有标号的三相变压器，首先用万用表的欧姆档观察12个出线端的通断情况及电阻的大小，决定出高、低压绕组。

一般来说，高压绕组线圈匝数较多，线径较小，阻值较大，而低压绕组线圈匝数较少，线径较大，阻值较小。

在分清了高低压绕组之后，接下来就是分相，即哪两个绕组是绕在同一铁芯柱上的。

先取任一高压绕组，在其两端分别标上A、X，将数值为额定相电压一半的交流电源接到这一绕组上，用万用表的交流电压档测量低压绕组的电压。

由于磁路的不对称性，三相低压绕组的电压必不相等，其中电压最大的低压绕组与所施加电压的高压绕组在同一铁芯柱上，在这一绕组的两端分别标上a、x，同理可定出另两相绕组并作好相应的标记。

然后确定极性。

将高压侧的X、Y、Z和低压方的x、y、z六个端连为一点，给高压方的AX端施加数值为额定相电压一半的电压，再测定高、低绕组的电压。

对于高压绕组，若UAB=UAX+UBY，UAC=UAX+UCZ，则高压方假定正确；若UAB=UAX-UBY，则将B、Y 改为Y、B，若UAC=UAX-UCZ，则将C、Z改为Z、C。

对于低压绕组，若UAa=UAX-Uax，UBb=UBY-Uby，UCc=UCZ-Ucz，则低压端假设正确。

若UAa=UAX+Uax，则将a、x改为x、a，同样可将b、y改为y、b，c、z改为z、c。

极性测定后，将高低压绕组作正式标记。

表1是各联结组标号的电动势关系表。

4.3 三相变压器联结组的判定与校验
（1）测定出变压器的变比：；
（2）将A、a用导线连接起来，在高压侧施加380V的三相电压，测量出Uab、UBb、UBc三个电压值；
（3）将Uab、UBb、UBc代入以上公式进行验算，即可准确判断出变压器的联结组标号。

5.结束语
相量图法和表盘图法是判断三相变压器联结组标号的基本方法，其中前者是后者的基础。

同样，工程实验法也是基于相量图推导出来的，因此，熟练掌握变压器高、低压绕组的电动势的相量关系是学习变压器的基础。

参考文献
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作者简介：官腾，男，湖北荆门人，随州职业技术学院机电工程系助理讲师，从事电工电子和工程力学方面的教学和研究。