三相变压器钟点组接与极性测试.docx

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三相变压器钟点组接与极性测试

第五章变压器的使用与测试

第一节三相变压器钟点组接与极性测试

一、三相变压器钟点组接

（一）三相绕组的连接法

三相变压器按其磁路系统的不同可以分为两类：

各相磁路彼此无关联的组式变压器和各相磁路彼此相关联的三相变压器。

将三个相同参数的单相变压器按一定的接线方式连接成三相，我们把它称为三相变压器组，也可称为组式变压器，最常用的连接方法有两种：

星形接法（Ｙ）和三角形接法（△）。

在绕组的连接当中，我们用1U1（A）、1V1（B）、1W1（C）表示高压绕组的首端，用1U2（X）、1V2（Y）、1W2（Z）表示尾端；而用2U1（a）、2V1（b）、2W1（c）表示低压绕组的首端，用2U2（x）、2V2（y）、2W2（z）表示尾端。

星形接法的中点用N表示。

要求把中点引出时用文字符号YN表示。

1、Y接法

我们把三相绕组的三个尾端连在一起，而把三个首端引出，这种接法称为Y接法，如图5-1所示。

a）b）

图5-1Y接法

（a）原理图（b）相量图

2、接法

三角形接法是把一相绕组的尾端与另一相的首端连在一起，按顺序接成一个闭合回路，再以三个连接点引出端线，接三相电源。

三角形接法又分正相序接法（即1U1—1U21V1—1V21W1—1W21U1）和反相序接法（即1U1—1U21W1—1W21V1—1V21U1）。

无论采用哪一种接法，当电流从某一相电源流进，而从另外两相流出时，都能够保证它们在铁心中产生的磁通方向是一致的。

如图5-2所示。

a）b）

图5-2接法

（a）正相序接法（b）反相序接法

特别应该注意，在连接成三相绕组时，各绕组的极性必须一致，而且标志应正确，一旦接错，可能发生严重事故。

3、V接法

如三台单相变压器中有一台发生故障或由于其它原因，仅有两台单相变压器连成三相运行时，可以改成如图5-3所示的V/V连接，又称为开口三角形（）接法。

图5-3变压器V连接

根据理论分析可知，此种接法，若在二次侧接上对称的三相负载，则其二次电流也是对称的。

若考虑变压器内部漏抗产生的压降，由于漏抗不对称，使二次电压略显不对称，但影响比较小。

必须指出，采用V/V形连接时，其容量只有原来的86.6%。

（二）三相变压器的联结组

1、联结组类型

变压器一、二次侧都可接成Y形或形。

用Y形连接法时中点可以有引出线或没有引出线，因此，一、二次侧的接法可以采用下列几种不同的组合形式：

Y/Y；Y/YN；Y/；YN/；/Y；/YN或/等。

分子表示高压一次绕组的连接法，分母表示低压二次绕组的连接法。

目前我国生产的电力变压器常采用的接法是Y/YN；Y/；YN/等几种。

例如，YN/联结组说明高压绕组接成星形，并且中点有引出线，低压绕组接成三角形。

对于高压绕组接成星形时最有利，因为它的相电压只有线电压的1/，因而可以降低绕组的绝缘等级。

低压绕组接成三角形，相电流只有线电流的1/，可使绕组的截面积减小，便于绕制。

而Y/YN连接法，适用于照明与动力混合性质的负载。

2、联结组钟点表示法

根据器一、二次侧线电势的相位关系，把变压器的绕组连接成各种不同组合，称为绕组的联结组。

我国采用时钟表示法，即把高压边的线电势的相量作为时钟的长针，低压边的线电势的相量作为时钟的短针，把分钟（高压相量）指向12时，看短针（低压相量）指在时钟的哪个数字上，就作为联结组组别的标志。

3、单相变压器联结组的钟点表示法

单相变压器只有I/I-12和I/I-6两种联结组。

我国工业标准规定I/I-12为单相变压器的标准联结组，如图5-4所示。

由图5-4可知，在单相变压器中，一、二次侧相电势的相位关系由一、二次绕组的同名端同时取为首端，还是非同名端取为首端来决定。

a）b）

图5-4单相变压器首端的不同接法

单相变压器在自动控制系统中应用甚多。

在晶闸管系统中，主回路与触发电路之间有严格的相位关系，但当标志模糊不清时，就需要测定极性，方法是将高、低压绕组出线端标记为1U1—1U2与2U1—2U2，将1U2与2U2联在一起，在1U1—1U2上加适当交变电压，测量U1U1、2U2、U1U1、2U2及U2U1、2U2。

若U1U1、2U1=U1U1、2U2-U2U1、1U2，则是I/I-12联结组，若U1U1、2U1=U1U1、1U2+U2U1、2U2，则是I/I-6联结组。

4、三相变压器的联结组

三相变压器的连接不仅与端头标志和同名端有关，还与三相绕组连接有关，不同的连接方式，其一、二侧对应的线电压之间有不同的相位移。

（1）Y/Y联结组如图5-5所示，将一、二次绕组的同名端取为首端，故一、二次侧的相电势之间为同相位，线电势之间也是同相位，用时钟表示，高压边线电势E1U、1V作为长针指向钟面上的12；低压边的线电势E2U、2V也指向12，故联结组别用Y/Y-12表示。

图5-5Y/Y-12联结组

（a）原理图（b）相量图（c）时钟表示图

若仍采用Y/Y连接，而一次侧同名端为首端，而二次侧非同名端为首端，如图5-6a所示。

可见同一相一、二次侧的相电势相反。

所以一次侧线电势指向12点，而二次侧的线电势指向6点称为Y/Y-6联结组。

可见，同名端相反，相移180°，迟后6个钟点。

图5-6Y/Y-6联结组

（a）原理图（b）相量图（c）时钟表示图

若一、二次绕组的同名端取为首端，而把二次侧V相标定为U相；W相标定为V相；U相标定为W相，即一次侧的U相绕组实际上与二次侧的W相绕组的相电势同相，当E1U、1V指向12点时，二次侧的E2U、2V指向4点，所以该三相变压器为Y/Y-4联结组，如图5-7所示。

可见，顺换一相序，相移120°，正好差4个钟点。

a）b）

图5-7三相变压器Y/Y-4联结组

（a）原理图（b）相量图

（2）Y/联结组一次侧是Y形接法，二次绕组接成形，一、二次绕组都以同名端作为首端。

二次绕组接成2U12V2、2V12W2、2W12U2连成三角形（反相序），2U1、2V1、2W1为出线端，此时E1U和E2U同相，但线电势E2U、2V与E1U、1V的相位相差330°，则长时针指向12时，短时针指向11点，称为Y/-11联结组，如图5-8所示。

可见，反相序连接成形，原钟点减1（即12-1=11点）。

a）b）

图5-8Y/-11联结组（反相序）

（a）原理图（b）相量图

若二次绕组以异名端为首端，则1U与2U反相，如图5-9所示，它们的相量图5-9b中E1U、1V与E2U、2V相位相差150°为5点钟，称为Y/-5联结组。

可见，原为Y/-11，异名端减6点（11+6=17，即5点）变成Y/-5。

a）b）

图5-9Y/-5联结组

（a）原理图（b）相量图

我们不但应能根据变压器的接线图作出相量图，以判别其接线所表示的联结组别，而且应能根据给定的联结组别，作出相量图，并将变压器连接成给定的联结组别。

其方法是：

例如，三相变压器，一、二次绕组均以同名端为首端，要接成Y/-1联结组。

首先将一次绕组接成星形（Y），并作出一次电势（相电势、线电势）的相量图；再根据所要求的联结组别Y/-1，二次绕组的线电势与相应一次绕组的线电势相位差为30°，以一次侧线电势三角形1U1、1V1、1W1为基准，顺时针旋转30°，即得到二次侧线电势三角形2U1、2V1、2W1，因二次侧作三角形接线，所以线电势的相量即为相电势的相量，由于一、二次绕组均以同名端取为首端，故对应1U1—1U2、1V1—1V2和1W1—1W2可将二次侧的相电势标出，如图5-10所示。

即可确定二次绕组应按2U1—2U22V1—2V22W1—2W22U1正相序连接成三角形。

可见，只要将二次绕组正相序连成形即可，因为正相序连接成时，单钟点加1（12+1=13点）为1点钟。

a）b）

图5-10Y/-1联结组（正相序）

（a）原理图（b）相量图

综上所述，如果一次绕组的三相标志不变，仅将二次绕组的三相标志轮换，对于Y/联结组可得到六个偶数不同的组别，而对Y/联结组可得到六个奇数的不同组别。

其实，要解决三相变压器钟点组接问题，只要掌握下列基本规律，就能迅速画出三相变压器各种钟点组接线图。

1）以Y/Y-12（和/-12）为标准钟，如图5-5所示；

2）改变同名端，加6点，为Y/Y-6，如图5-6所示；

3）调换相序一次，加4点，为Y/Y-4，如图5-7所示；

4）反相序连成，减1点，为Y/-11如图5-8所示（初级相反，反相序加1点）；

5）次级正相序连成，加1点，为Y/-1，如图5-10所示（初级相反，正相序减1点）；

6）Y/Y、/，只能接成2、4、6、8、10、12点（偶数点）；

7）/Y、Y/，只能接成1、3、5、7、9、11点（奇数点）。

这是因为：

三相360°，每相120°，同相为12点，反相为6点，超前30°为11点，滞后30°为1点，根据上述规律，灵活运用，即迅速解决钟点组接问题。

例如：

要接Y/-5，只需在Y/-11的基础上，变同名端即成，如图5-9所示。

又如：

/Y-9，只需将一次绕组按正相序连成形，为超前1点，二次绕组变同名端，加6点，调相序一次，加4点；迟后10点，正好9点。

再如：

/-10，只需要将一、二次绕组都正相序连成形，正好12点同相，二次绕组变同名端加6点，调相序加4点，共10个钟点。

二、变压器的极性测试

（一）三相变压器各绕组相间的极性（同名端）测定

绕组的同名端，即同极性端，同为高电位，绕组的同名端上用黑圆点表示。

1、高低压边绕组的极性测定

（1）先用万用表的“R档”分出高低压边绕组；

（2）属同一绕组的两端标上标号（假设），如图5-11所示；

（3）判U（A）相高低压边极性：

将X、x短接；A相加交流100V；测量UAa（U1U1、2U1），UAx（U1U1、1U2）,及Uax（U2U1、2U2）；若UAa=|UAX-Uax|，则假设标号对；否则，标号不对，应把a、x（2U1,2U2）对调之。

（4）同理，用（3）的方法，确定其它两相的高低压边极性。

图5-11测定柱式铁心三相变压器的极性

2、高压边U（A），V（B），W（C）相同极性测定

（1）判U、W（A、C）相间极性将XZ短接；B相加交流100V；测量UAC（U1U1、1W1）、UAX（U1U1、1U2）及UCZ（U1W1、1W2）；若UAC=|UAX-UCZ|，则标号对；否则，标号错，只要将U、W（A、C）两相中任意一相首尾标号对调即行。

例如将1U1（A）与1U2（X）对调，同时将2U1（a）与2U2（x）对调。

（2）同理，以U（A）相为基准，用上述方法可以确定（V、W）、（B、C）相间极性。

（二）三相变压器联结组的测试与验证

1、用双踪示波器测量U2U1、2V1波形滞后于U1U1、1V1波形的相位角。

线路如图5-12所示。

将一探头接到1V1、另一探头接到2V1，接地线与1U1、或2U1相联（1U1与2U1短接），合上开关SA调压器电压由零逐渐调到100V，观察示波器屏幕上U1U1、1V1与U2U1、2V1波形的相位，由此确定绕组的联结组别。

图5-12用示波器测试联结组别

2、计算电压值法校验联结组别

首先将高压和低压两个相同的出线端，如将1U1与2U1连接起来，如图5-13所示，并在高压绕组上施加电压100V，用电压表分别测量其它几个端点的电压。

例如：

Y/-11接线，参看图5-13a。

测量下列电压：

U1V、2V、U1W、2v、U1v、2w。

由于1U1与2U1重合，得到如图5-13b所示的相量图。

图5-13计算电压值法校验联结组别

（a）接线图（b）相量图

若一次绕组的线电压为U1U1、1V1，二次侧的线电压为U2U1、2V1，则变压比为