变压器设计中连接组别解析

【摘 要】本文介绍变压器的连接组别标识及接法的优缺点。三相变压器的1/2次侧均有A/B/C三相绕组，它们之间的联结方式对变压器的运行性能有很大影响。

【关键词】变压器连接组别；铁芯结构；解析

0 前言

在变压器设计过程中，接法的选择往往不被重视。三相变压器的1/2次侧均有A/B/C三相绕组，它们之间的联结方式对变压器的运行性能有很大影响，特别是配电变压器，直接影响到供电质量。所以，接法的选择也是变压器设计过程中一项很重要的任务。

1 变压器的连接组别类型及表示

目前变压器的常用接法有Y（星形）与D（角形）两种，还有Z（曲折形）不常用。在变压器的联接组别中“D”表示为三角形接线，“Yn”表示为星形带中性线的接线，Y表示星形，n表示带中性线；“11”表示变压器二次侧的线电压Uab滞后一次侧线电压UAB330度（或超前30度）；Z表示曲折形接线方式。

变压器的联接组别的表示方法是：大写字母表示一次侧（或原边）的接线方式，小写字母表示二次侧（或副边）的接线方式。Y（或y）为星形接线，D（或d）为三角形接线。数字采用时钟表示法，用来表示一、二次侧线电压的相位关系，一次侧线电压相量作为分针，固定指在时钟12点的位置，二次侧的线电压相量作为时针。

“Yn，d11”，其中11就是表示：当一次侧线电压相量作为分针指在时钟12点的位置时，二次侧的线电压相量在时钟的11点位置。也就是，二次侧的线电压Uab滞后一次侧线电压UAB330度（或超前30度）。

变压器二个绕组组合起来就形成了4种接线组别：“Y，y”、“D，y”、“Y，d”和“D，d”。我国只采用“Y，y”和“Y，d”。由于Y连接时还有带中性线和不带中性线两种，不带中性线则不增加任何符号表示，带中性线则在字母Y后面加字母n表示。n表示中性点有引出线。Yn0接线组别，UAB与uab相重合，时、分针都指在12上。“12”在新的接线组别中，就以“0”表示。

2 变压器连接方式的优点

1）Y接法的优点：

对高压绕组而言最经济；

可有中点可以利用；

允许直接接地或通过阻抗接地；

允许降低中点的绝缘水平（即分级绝缘）；

可在每相中点处设分接头，分接开关也可位于中点处；

允许接单相负载，中点可载流。

2）D接法的优点：

对大电流低压绕组而言最经济；

与Y接绕组配合使用时可以降低零序阻抗值。

3）Z接法的优点：

允许中点载流的负载且有较低的零序阻抗；

可用作接地变压器的接法形成人工中点；

可降低系统中电压不平衡（系统中三相负载不平衡时）；

可作多雷地区使用配电变压器的一种接法。

以上是单一接法的优点，一般变压器至少有两个绕组，因此变压器有几种接法的组合。

（1）YNyn和OYN（YN自耦接法）

零序电流会在绕组间转换，即高压与低压绕组都有零序电流，且能安匝平衡以达到变压器有低的零序阻抗，对系统变压器而言，必须有D接平衡绕组与此接法一并采用。

（2）YNy和Yyn

有中点引出的绕组中有零序电流，但在另一无中点引出的绕组无此电流，故零序电流不能安匝平衡，故对铁心而言，有一个激磁零序电流，它受零序激磁阻抗控制，根据磁路的设计，这一零序激磁阻抗可以较大（如三相三柱铁心）或特别大（如三相五柱铁心、三相壳式铁心）。相对地电压的对称会受到影响，中点会偏移，因此，这种接法不能用于三相五柱铁心、单相组成的三相组或三相壳式铁心（见下面说明）。

（3）YNd，Dyn，YNyd或YNy+d

+d表示此绕组仅作平衡绕组用而不接负载。d表示此绕组既作平衡绕组又可接负载。

在有中点引出的绕组中有零序电流时，在角接绕组有补偿此电流的循环电流。零序阻抗是很低的，约等于绕组间正序短路阻抗。

（4）Yzn或ZNy

在曲折接法绕组中的零序电流会在每个铁心柱上两个线圈中作安匝平衡，且有低的零序阻抗值。

3 变压器接法与铁芯的组合

三相变压器与单相变压器组成的三相组在瞬时故障（如单相接地）、瞬间干扰（如三相涌流具有不同的瞬时值）、不对称连续负载等等一些不对称运行情况下，会引起：①三相对称电压产生的瞬时或连续性损耗；②瞬时或连续性不对称电流，特别是通过中性点的电流，会使电压稳定性受影响。电压不对称和中性点偏移会产生漏磁和使铁芯激磁。

为了使变压器更能适应不对称运行的要求，变压器接法与铁心结构的要选取好，常用的铁心有：单相铁心、三相三柱、三相五柱、三相壳式、三相七柱壳式等。

3.1 Yyn接法

3.1.1 单相变压器、三相五柱式、壳式变压器

单相铁心在联成三相组变压器时不能采用Yyn、YNyn接法。三相壳式铁心和三相五柱式铁芯也不能采用Yyn、YNyn接法。因为Yyn连接组在不对称负载时，只有一侧（yn）有零序电流分量，所以能在铁芯中激磁。单相铁心、三相壳式铁心、三相五柱式铁芯组成的三相组铁芯，零序磁通可在铁芯中形成回路，所以磁阻小，并联零序激磁阻抗很大，有时能达10000%，如零序磁通饱和，还会引起电流畸变。单相变压器也不采用Yyn、YNyn接法。

3.1.2 三相三柱式变压器

三相三柱铁心变压器可以采用Yyn、YNyn接法。正序和负序磁通分量在铁心中可成回络，而零序磁通从轭到轭通过外部空间形成回络，磁阻很高。当电压中有零序分量时，就有较高激磁电流（因零序激磁阻抗较小，但阻抗是非线性的，与零序电压分量有关）。

3.2 YNd接法

对于YNd接法，在不对称运行时，高低压绕组内都可含有零序电流分量，两者可达到安匝平衡，所以零序磁通很小，零序阻抗为串联阻抗，其值约等于阻抗电压的90%～100%。铁芯结构不影响零序阻抗值。

【参考文献】

[1]GB/T10288-1997 干式电力变压器技术参数和要求[S].

[2]汪国梁.电机学[M].北京机械工业出版社，1996.

[3]GB/T13499-2002 电力变压器应用导则[S].