1.3.1 三相变压器的连接组
1.三相绕组的连接方法
三相绕组最基本的连接方法是星形(Y)和三角形(△)两种接法,如图1-7所示。变压器高、低压绕组首端规定分别用U1、V1、W1,u1、v1、w1标记,末端规定分别用U2、V2、W2,u2、v2、w2标记,星形接法的中点用N、n标记。
图1-7 星形和三角形接法
连接方法用符号表示绕组不同的连接形式,如Y/Y(或Y,y)、Y/△(或Y,d),规定高压绕组连接符号在左,低压绕组连接符号在右,中间用斜线隔开,YN(或Y0)表示星形接法且引出中线。
2.三相连接组别
三相绕组由于可以采用不同的连接,使得三相变压器一、二次绕组中的对应线电动势(线电压)出现不同的相位差。因此按一、二次绕组对应线电动势(线电压)的相位关系把变压器绕组的连接分成各种不同的组合,称为连接组。对于三相绕组,无论怎么连接,一、二次绕组对应的线电动势相位差总是30°的整数倍。因此,国际上规定了标志三相变压器一、二次绕组线电动势的相位关系采用时钟表示法,即一次线电动势的相量作为钟表上的长针始终对着“12”,以二次绕组对应的线电动势相量作为短针,它指向钟面上哪个数字,该数字就作为变压器连接组别的标号。
变压器的组别标号不仅取决于绕组的连接方法,而且还与绕组的绕向及绕组出线端的标记有关。或者说线电动势之间的相位差取决于相电动势之间的相位差。
在三相变压器同一铁芯柱上的高、低压绕组(单相变压器)被同一个主磁通所交链,因此高、低压绕组感应电动势(电压)的相位关系只有两种情况:要么两者同相,即高、低压绕组电动势相量都指在“12”点,用I/I-12表示;要么两者反相,用I/I-6表示。单相变压器连接组别和同名端如图1-8所示,其中“I/I”表示高、低压侧均为单相。
图1-8 单相变压器连接组别和同名端
明确了三相变压器高、低压绕组相电动势的相位关系,就能确定高、低压绕组线电动势间的相位差,即可决定三相变压器连接组的标号。
(1)Y/Y接法的组别。在图1.9中,上下对齐的高、低压绕组表示为同一铁芯柱上的两绕组(铁芯未画出),不管它们属于哪一相,只要两首端是同名端,则相电动势同相位;若两首端为异名端,则相电动势相位相反。根据相电动势这种关系及三相对称原理画出高、低压对应的线电动势相量图(1和),即可判定图1.9组别号为12,用Y/Y-12(或Y,y12)表示。与其相比,在图1.10中,高、低压绕组首端为异名端,则相电动势相位相反,同样线电动势和也相差180°,连接组别号为Y/Y-6。
图1-9 Y/Y-12连接组
图1-10 Y/Y-6连接组
由上可知,确定变压器连接组别的具体步骤是:
① 在接线图上标出各个相、线电动势(可省略)。
② 按照高压绕组接线方式,首先画出高压绕组相、线电动势相量图。
③ 最关键的是根据同一铁芯柱上的高、低压绕组的相位关系,先确定低压绕组的相电动势相量,然后按照低压绕组的接线方式,画出低压绕组线电动势相量。④ 在画好的高、低压绕组对应线电动势相量图中,根据时钟表示法,确定变压器组别号。
若把图1.9中低压绕组首端标记由原来的u1、v1、w1改为w1、u1、v1,即依次向右移一位,不难判断其连接组别号是在原来Y/Y-12的基础上加“4”,为Y/Y-4;若左移一位,则减“4”。
(2)Y/△接法的组别。如图1-11所示,低压绕组为逆序△接法时,依上述步骤,画出相量图,从而确定其连接组别号是Y/△-11(或Y,d11)。若低压绕组为顺序△接法时,其他情况不变,则连接组别号是Y/△-1,如图1-12所示。
图1-11 Y/△-11连接组
图1-12 Y/△-1连接组
在Y/△接法的连接组别号中也有类似Y/Y接法中的加“4”或加“6”的规律。另外,△/△接法与Y/Y接法一样,组别号有6个偶数,△/Y接法与Y/△接法一样,组别号有6个奇数。
单相和三相变压器有很多连接组别,为了避免制造和使用时混乱,国家规定只有以下几个标准连接组别:I/I-12;Y/Yn-12、Y/△-11、Yn/△-11、Y/Y-12、Yn/Y-12。