3 电机学_第三章、第四章 三相变压器及运行_西大电气
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19:43:15
Y，y运行。
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
二、三相铁芯式Y，y连接 三次谐波电流不能流通以及有三次谐波磁通存在
磁路特点： 三相铁芯式变压器的三相磁路彼此相关， 各相的三次谐波磁通在时间上是同相位
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
大容量变压器一般有较大的短路电压。
标准组别
五种标准连接组：① Y，yn0；
② Y，d11； ③ YN，d11； ④ YN，y0；
⑤ Y、y0。
YN--高压侧的中点可以直接接地或通过阻抗接地
对不同的应用场合，使用不同的标准组别
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
由连接组画接线图 1.画出原方绕组的连接图
2.画出原方电势相量三角形，标出AX,BY,CZ
3.画出副方电势相量三角形，据连接组别，标出 ax,by,cz
4.在相量图中，同向绕组在同一铁芯柱上，注意 同名端
5.连接副方绕组
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第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
由于磁路饱和，磁化电流是尖顶波。分解为基波 分量和各奇次谐波（三次谐波最大）。
问题
在三相系统中，三次谐波电流在时间上同相位， 是否存在与三相绕组的连接方法有关。
同极性端 两个正极性相同的对应端点
变压器的初级、次级绕组 由同一磁通交链，在某一 瞬间高压绕组的某一端为
正电位，低压绕组上也必 定有一个端点的电位也为 正
在绕组旁边用符号．表示
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
同极性端相同首端标志
标有同极性端符号“．”的一端作为首端 次级电势Eax与初级电势EAX同相位
一、三相变压器的绕组接法
用大写字母A、B、C表示高压绕 组的首端，用X、Y、Z表示高压 绕组的末端，用小写字母a、b、c 表示低压绕组的首端，用x、y、z 表示低压绕组的末端。 首端(头) A B C (高压边) a b c (低压边)
不论是高压绕组或是低压 绕组，标准规定只采用星 形接法Y或三角形接法D。
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第三章
第三节 变压器的并联运行
变压器并联运行的意义
(1)适应用电量的增加——随着负载的发展，必 须相应地增加变压器容量及台数。 (2)提高运行效率——当负载随着季节或昼夜有 较大的变化时、根据需要调节投入变压器的台 数。 (3)提高供电可靠性——允许其中部分变压器由 于检修或故障退出并联。
目的：避免在并联变压器所构成的回路中产生环流
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第三章
第三节 变压器的并联运行
负载电流与容量成正比例
分析
各变压器应有相同的短路电压
1。由于连接组相同，变比一致，可使用并联 电路的分流计算方法
U 1 I Z I Z I Z U 2 2 I kI 2 II kII 2 N kN k
3-3 组式变压器不能使用Yy连接
三次谐波电势使相电势过高
3-4 大容量变压器不接成Yy
三次谐波磁通经过油箱壁产生漏磁损耗
3-6 组式变压器Yy连接，线电势中无三次谐波
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第三章
第三节 变压器的并联运行
变压器并联运行
将两台或多台变压
器的一、二次绕组 分别接在各自的公 共母线上，同时对 负载供电
同极性端相同首端标志：初级、次级电势相位差为
零度，用时钟表示法为Ii0。
同极性端相异首端标志：初级、次级电势相位差为
180，用时钟表示法为Ii6。
Hale Waihona Puke Baidu
Ii 表示初级、次级都是单相绕组，0和6表示组号。
单相变压器的标准连接组Ii0。
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三相变压器的组别
用初级、次级绕组的线电势相位差来表示 与绕组的接法和绕组的标志方法有关
2。假设各变压器同时达到满载，则
Z I Z I Z I NI kI NII kII Nn kn ukI* ukII* ukn*
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第三章
第三节 变压器的并联运行
各变压器的负载电流应同相位
要求各变压器短路电阻与短路电抗的比值相等。即要
第三章
三相变压器及运行
1. 三相变压器的磁路
2. 三相变压器的连接组
3. 三相电势的波形分析
4. 变压器的并联运行
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第三章
第一节 三相变压器的磁路
一、各相磁路彼此独立
各相主磁通以各自铁 芯作为磁路。——铁 芯独立，磁路不关联
各相磁路的磁阻相同， 当三相绕组接对称的 三相电压时，各相的 激磁电流和磁通对称。
磁通波近似于平顶波 在各次谐波磁通中以三次谐波
磁通幅度最大
三次谐波磁通与基波磁通有相
同磁路，其磁阻较小，三次谐波 电势相当大。其振幅可达基波 振幅的50％一60％。
导致电势波形严重畸变。所产
生的过电压有可能危害线圈绝 缘。
规定：三相变压器组不能接成
E3 4.44 f3 Nm3
每台变压器所分担的负载电流均为最小——各变压器的负
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第三章
第三节 变压器的并联运行
次级电压必须相等且同相位
1.并联连接的各变压器必须有相同的电压等级，且属 2.各变压器都应有相同的线电压变比。
于相同的连接组。不同连接组变压器不能并联运行。
实用上所并联的各变压器的变比间的差值应限制在0.5 ％以内。
•分析三次谐波电流不能流通所产生的影响。
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第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
一、三相变压器组Y，y连接
初级为Y连接，激磁电 流中所必需的三次谐 波电流分量不能流 通——磁化电流正弦 形
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第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
思考：
相电势中存在三次谐波电势， 则线电势的波形如何？
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第三章
第三节 变压器的并联运行
一、理想的并联运行条件
内部不会产生环流——空载时，各变压器的相应的次级电
压必须相等且同相位。
使全部装置容量获得最大程度的应用——在有负载时，各
变压器所分担的负载电流应该与它们的容量成正比例，各 变压器均可同时达到满载状态。 载电流都应同相位，则总的负载电流是各负载电流的 代数 和。当总的负载电流为一定值时。每台变压器的铜耗为最 小，运行经济。
角形。初级、次级侧对应线电势(或电压)间的相位关系 与绕组绕向、标志和三相绕组的连接方法有关。其相 位差均为30的倍数，通常用时钟表示法来表明其连接 组别
不同磁路结构和不同连接方法的三相变压器，其激磁
电流中的三次谐波分量流通情况不同
Y或D型接法在线电势中都不存在三次谐波。
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思考题 3-1 连接组的决定因素 与绕组的接法和绕组的标志方法有关
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第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
六、Y，y连接附加一组D连接第三绕组（Y，D，y）
在铁芯柱另外安装一套第三绕组，三角形连接，提
供三次谐波电流通道
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第三章
小结
磁路系统分为各相磁路彼此独立的三相变压器组和各
相磁路彼此相关的三相铁芯式变压器
初级绕组、次级绕组，可以接成星形，也可以接成三
四、三相变压器Y，d连接
次级侧三角形接法：对三次谐波电势短路，在三角 形电路中产生的三次谐波电流（环流）。该环流
（供给励磁电流中所需的3次谐波电流分量）对原 有的三次谐波磁通起去磁作用，三次谐波电势被削 弱，量值是很小的。相电势波形接近正弦波形。 基波电势形成环流？
由初级侧提供了磁化电流的基波分量，由次级侧提 供了磁化电流的三次谐波分量。
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，d连接
1、Y，d11 Eab滞后EAB 330 Eab超前EAB30
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，d连接
2、Y，d1 Eab滞后EAB 30 Eab超前EAB 330
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
三、三相变压器YN，y连接
原边接通三相交流电源后，3次谐波电流均可在原绕组
畅通。
在磁路饱和的情况下 ，铁心中的磁通和绕组中的感应
电势仍呈(或接近)正弦形，不论是线电势，相电势，
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
的首端连接起来，顺序 连接成一闭合电路 两种连接顺序
以字母D表示。
AX--CZ--BY AX--BY--CZ
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
绕组接法表示
①Y，y 或 YN，y 或 Y，yn
②Y，d 或 YN，d：
③D，y 或 D，yn， ④D，d。
高压绕组接法大写，低压绕组接法小写，字母N、
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第三章
第一节 三相变压器的磁路
二、各相磁路彼此相关
通过中间三个芯柱的磁通等于三相磁通的总和。 当外施电压为对称三相电压，三相磁通也对称，其总和 A+B+c=0，即在任意瞬间，中间芯柱磁通为零。 在结构上省去中间的芯柱
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第一节 三相变压器的磁路 三相三铁芯柱变压器
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
同极性端相异首端标志
把初级绕组标有“．”号的一端作为首端，在次级绕
组标有“.”号的一端作为末端，
次级电势Eax与初级电势EAX反相
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连接组的时钟表示
高压电势看作时钟的长针——固定指向时钟12点 (或0点) 低压电势看作时钟的短针——代表低压电势的短 针所指的时数作为绕组的组号。
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，y连接
1、Y，y0
同极性端相同首端标 志 初级、次级相电势同 相位，次级侧线电势 Eab与初级侧线电势 EAB同相位。
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，y连接
2、Y，y6
同极性端相异首
端标志
次级侧线电势Eab 与初级侧线电势 EAB相位差180。
n是星形接法的中点引出标志。
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
二、连接组别及标准连接组别
连接组别是用来表示初级、次级（线）电势相
位关系的一种方法
同极性端两个正极性相同的对应端点 单相变压器的组别连接组的时钟表示 三相变压器的组别 标准组别
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
末端(尾) X Y Z (高压边)
x y z (低压边)
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
星形接法
把三相绕组的三个末端
连在一起，而把它们的 首端引出
以字母Y表示
顺时针方向：A超前B超前 C各120度
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
三角形接法
把一相的末端和另一相
在高压线路中的大容量变压器需接成Y，d
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第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
五、三相变压器D，y连接
3次谐波电流可流通，磁
通呈正弦形，从而每相 电势接近正弦波。 分析点：
一次侧相电流中是否有三次谐波电流？
磁通中有无三次谐波 一次侧线电流、相电势与线电势中有无三次谐波 二次侧电势、电流中是否存在三次谐波
磁路磁阻大，三次谐波磁通 及其感应的三次谐波电动势 很小，因此相电势接近正弦
三次谐波磁通的路径 ——铁芯周围的油、油箱壁和部分铁轭
•三相铁芯式变压器可以接成Y，y
•三次谐波磁通经过油箱壁，在其中感应电势，产 特点：磁阻较大， 三次谐波磁通及其三次谐波电势很小
生损耗，会引起油箱壁局部过热 磁通接近正弦，相电势接近于正弦波形 •容量限制在1800kVA以下
第三章
三相铁心互不独立
三相磁路互相关联
中间相的磁路较短，令外施 电压为对称三相电压，三相 激磁电流也不完全对称，中 间相激磁电流较其余两相为 小。 与负载电流相比激磁电流很 小，如负载对称，三相电流 基本对称。 中间相磁路短，磁阻小，激磁 电流较小 （F=ΦR）
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
求阻抗电压降的有功分量和无功分量应分别相等
uk* ua* jur* rk* jxk*
U a1* U a 2* U a 3* ... U an* U r1* U r 2* U r 3* ... U rn*
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三、并联运行负载分配计算公式
假设:各变压器有相同的变比，但有不同的短路电压。
Y，y运行。
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
二、三相铁芯式Y，y连接 三次谐波电流不能流通以及有三次谐波磁通存在
磁路特点： 三相铁芯式变压器的三相磁路彼此相关， 各相的三次谐波磁通在时间上是同相位
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
大容量变压器一般有较大的短路电压。
标准组别
五种标准连接组：① Y，yn0；
② Y，d11； ③ YN，d11； ④ YN，y0；
⑤ Y、y0。
YN--高压侧的中点可以直接接地或通过阻抗接地
对不同的应用场合，使用不同的标准组别
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
由连接组画接线图 1.画出原方绕组的连接图
2.画出原方电势相量三角形，标出AX,BY,CZ
3.画出副方电势相量三角形，据连接组别，标出 ax,by,cz
4.在相量图中，同向绕组在同一铁芯柱上，注意 同名端
5.连接副方绕组
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第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
由于磁路饱和，磁化电流是尖顶波。分解为基波 分量和各奇次谐波（三次谐波最大）。
问题
在三相系统中，三次谐波电流在时间上同相位， 是否存在与三相绕组的连接方法有关。
同极性端 两个正极性相同的对应端点
变压器的初级、次级绕组 由同一磁通交链，在某一 瞬间高压绕组的某一端为
正电位，低压绕组上也必 定有一个端点的电位也为 正
在绕组旁边用符号．表示
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
同极性端相同首端标志
标有同极性端符号“．”的一端作为首端 次级电势Eax与初级电势EAX同相位
一、三相变压器的绕组接法
用大写字母A、B、C表示高压绕 组的首端，用X、Y、Z表示高压 绕组的末端，用小写字母a、b、c 表示低压绕组的首端，用x、y、z 表示低压绕组的末端。 首端(头) A B C (高压边) a b c (低压边)
不论是高压绕组或是低压 绕组，标准规定只采用星 形接法Y或三角形接法D。
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第三章
第三节 变压器的并联运行
变压器并联运行的意义
(1)适应用电量的增加——随着负载的发展，必 须相应地增加变压器容量及台数。 (2)提高运行效率——当负载随着季节或昼夜有 较大的变化时、根据需要调节投入变压器的台 数。 (3)提高供电可靠性——允许其中部分变压器由 于检修或故障退出并联。
目的：避免在并联变压器所构成的回路中产生环流
19:43:15
第三章
第三节 变压器的并联运行
负载电流与容量成正比例
分析
各变压器应有相同的短路电压
1。由于连接组相同，变比一致，可使用并联 电路的分流计算方法
U 1 I Z I Z I Z U 2 2 I kI 2 II kII 2 N kN k
3-3 组式变压器不能使用Yy连接
三次谐波电势使相电势过高
3-4 大容量变压器不接成Yy
三次谐波磁通经过油箱壁产生漏磁损耗
3-6 组式变压器Yy连接，线电势中无三次谐波
19:43:15
第三章
第三节 变压器的并联运行
变压器并联运行
将两台或多台变压
器的一、二次绕组 分别接在各自的公 共母线上，同时对 负载供电
同极性端相同首端标志：初级、次级电势相位差为
零度，用时钟表示法为Ii0。
同极性端相异首端标志：初级、次级电势相位差为
180，用时钟表示法为Ii6。
Hale Waihona Puke Baidu
Ii 表示初级、次级都是单相绕组，0和6表示组号。
单相变压器的标准连接组Ii0。
19:43:15
三相变压器的组别
用初级、次级绕组的线电势相位差来表示 与绕组的接法和绕组的标志方法有关
2。假设各变压器同时达到满载，则
Z I Z I Z I NI kI NII kII Nn kn ukI* ukII* ukn*
19:43:15
第三章
第三节 变压器的并联运行
各变压器的负载电流应同相位
要求各变压器短路电阻与短路电抗的比值相等。即要
第三章
三相变压器及运行
1. 三相变压器的磁路
2. 三相变压器的连接组
3. 三相电势的波形分析
4. 变压器的并联运行
19:43:15
第三章
第一节 三相变压器的磁路
一、各相磁路彼此独立
各相主磁通以各自铁 芯作为磁路。——铁 芯独立，磁路不关联
各相磁路的磁阻相同， 当三相绕组接对称的 三相电压时，各相的 激磁电流和磁通对称。
磁通波近似于平顶波 在各次谐波磁通中以三次谐波
磁通幅度最大
三次谐波磁通与基波磁通有相
同磁路，其磁阻较小，三次谐波 电势相当大。其振幅可达基波 振幅的50％一60％。
导致电势波形严重畸变。所产
生的过电压有可能危害线圈绝 缘。
规定：三相变压器组不能接成
E3 4.44 f3 Nm3
每台变压器所分担的负载电流均为最小——各变压器的负
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第三章
第三节 变压器的并联运行
次级电压必须相等且同相位
1.并联连接的各变压器必须有相同的电压等级，且属 2.各变压器都应有相同的线电压变比。
于相同的连接组。不同连接组变压器不能并联运行。
实用上所并联的各变压器的变比间的差值应限制在0.5 ％以内。
•分析三次谐波电流不能流通所产生的影响。
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第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
一、三相变压器组Y，y连接
初级为Y连接，激磁电 流中所必需的三次谐 波电流分量不能流 通——磁化电流正弦 形
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第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
思考：
相电势中存在三次谐波电势， 则线电势的波形如何？
19:43:15
第三章
第三节 变压器的并联运行
一、理想的并联运行条件
内部不会产生环流——空载时，各变压器的相应的次级电
压必须相等且同相位。
使全部装置容量获得最大程度的应用——在有负载时，各
变压器所分担的负载电流应该与它们的容量成正比例，各 变压器均可同时达到满载状态。 载电流都应同相位，则总的负载电流是各负载电流的 代数 和。当总的负载电流为一定值时。每台变压器的铜耗为最 小，运行经济。
角形。初级、次级侧对应线电势(或电压)间的相位关系 与绕组绕向、标志和三相绕组的连接方法有关。其相 位差均为30的倍数，通常用时钟表示法来表明其连接 组别
不同磁路结构和不同连接方法的三相变压器，其激磁
电流中的三次谐波分量流通情况不同
Y或D型接法在线电势中都不存在三次谐波。
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思考题 3-1 连接组的决定因素 与绕组的接法和绕组的标志方法有关
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
六、Y，y连接附加一组D连接第三绕组（Y，D，y）
在铁芯柱另外安装一套第三绕组，三角形连接，提
供三次谐波电流通道
19:43:15
第三章
小结
磁路系统分为各相磁路彼此独立的三相变压器组和各
相磁路彼此相关的三相铁芯式变压器
初级绕组、次级绕组，可以接成星形，也可以接成三
四、三相变压器Y，d连接
次级侧三角形接法：对三次谐波电势短路，在三角 形电路中产生的三次谐波电流（环流）。该环流
（供给励磁电流中所需的3次谐波电流分量）对原 有的三次谐波磁通起去磁作用，三次谐波电势被削 弱，量值是很小的。相电势波形接近正弦波形。 基波电势形成环流？
由初级侧提供了磁化电流的基波分量，由次级侧提 供了磁化电流的三次谐波分量。
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，d连接
1、Y，d11 Eab滞后EAB 330 Eab超前EAB30
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，d连接
2、Y，d1 Eab滞后EAB 30 Eab超前EAB 330
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
19:43:15
第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
三、三相变压器YN，y连接
原边接通三相交流电源后，3次谐波电流均可在原绕组
畅通。
在磁路饱和的情况下 ，铁心中的磁通和绕组中的感应
电势仍呈(或接近)正弦形，不论是线电势，相电势，
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第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
的首端连接起来，顺序 连接成一闭合电路 两种连接顺序
以字母D表示。
AX--CZ--BY AX--BY--CZ
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
绕组接法表示
①Y，y 或 YN，y 或 Y，yn
②Y，d 或 YN，d：
③D，y 或 D，yn， ④D，d。
高压绕组接法大写，低压绕组接法小写，字母N、
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第三章
第一节 三相变压器的磁路
二、各相磁路彼此相关
通过中间三个芯柱的磁通等于三相磁通的总和。 当外施电压为对称三相电压，三相磁通也对称，其总和 A+B+c=0，即在任意瞬间，中间芯柱磁通为零。 在结构上省去中间的芯柱
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第一节 三相变压器的磁路 三相三铁芯柱变压器
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
同极性端相异首端标志
把初级绕组标有“．”号的一端作为首端，在次级绕
组标有“.”号的一端作为末端，
次级电势Eax与初级电势EAX反相
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连接组的时钟表示
高压电势看作时钟的长针——固定指向时钟12点 (或0点) 低压电势看作时钟的短针——代表低压电势的短 针所指的时数作为绕组的组号。
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，y连接
1、Y，y0
同极性端相同首端标 志 初级、次级相电势同 相位，次级侧线电势 Eab与初级侧线电势 EAB同相位。
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
Y，y连接
2、Y，y6
同极性端相异首
端标志
次级侧线电势Eab 与初级侧线电势 EAB相位差180。
n是星形接法的中点引出标志。
19:43:15
第三章
第二节 三相变压器的连接组
二、连接组别及标准连接组别
连接组别是用来表示初级、次级（线）电势相
位关系的一种方法
同极性端两个正极性相同的对应端点 单相变压器的组别连接组的时钟表示 三相变压器的组别 标准组别
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
末端(尾) X Y Z (高压边)
x y z (低压边)
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
星形接法
把三相绕组的三个末端
连在一起，而把它们的 首端引出
以字母Y表示
顺时针方向：A超前B超前 C各120度
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
三角形接法
把一相的末端和另一相
在高压线路中的大容量变压器需接成Y，d
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第三章
第三节 绕组连接法及其磁路系统对电势波形的影响
五、三相变压器D，y连接
3次谐波电流可流通，磁
通呈正弦形，从而每相 电势接近正弦波。 分析点：
一次侧相电流中是否有三次谐波电流？
磁通中有无三次谐波 一次侧线电流、相电势与线电势中有无三次谐波 二次侧电势、电流中是否存在三次谐波
磁路磁阻大，三次谐波磁通 及其感应的三次谐波电动势 很小，因此相电势接近正弦
三次谐波磁通的路径 ——铁芯周围的油、油箱壁和部分铁轭
•三相铁芯式变压器可以接成Y，y
•三次谐波磁通经过油箱壁，在其中感应电势，产 特点：磁阻较大， 三次谐波磁通及其三次谐波电势很小
生损耗，会引起油箱壁局部过热 磁通接近正弦，相电势接近于正弦波形 •容量限制在1800kVA以下
第三章
三相铁心互不独立
三相磁路互相关联
中间相的磁路较短，令外施 电压为对称三相电压，三相 激磁电流也不完全对称，中 间相激磁电流较其余两相为 小。 与负载电流相比激磁电流很 小，如负载对称，三相电流 基本对称。 中间相磁路短，磁阻小，激磁 电流较小 （F=ΦR）
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第三章
第二节 三相变压器的连接组
求阻抗电压降的有功分量和无功分量应分别相等
uk* ua* jur* rk* jxk*
U a1* U a 2* U a 3* ... U an* U r1* U r 2* U r 3* ... U rn*
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三、并联运行负载分配计算公式
假设:各变压器有相同的变比，但有不同的短路电压。