三相變壓器鐘點組接與極性測試

1、第五章 變壓器的使用與測試第一節(jié) 三相變壓器鐘點組接與極性測試一、 三相變壓器鐘點組接（一） 三相繞組的連接法三相變壓器按其磁路系統(tǒng)的不同可以分為兩類：各相磁路彼此無關聯(lián)的組式變壓器和各相磁路彼此相關聯(lián)的三相變壓器。將三個相同參數(shù)的單相變壓器按一定的接線方式連接成三相，我們把它稱為三相變壓器組，也可稱為組式變壓器，最常用的連接方法有兩種：星形接法（）和三角形接法（）。在繞組的連接當中，我們用1U1（A）、1V1（B）、1W1（C）表示高壓繞組的首端，用1U2（X）、1V2（Y）、1W2（Z）表示尾端；而用2U1（a）、2V1（b）、2W1（c）表示低壓繞組的首端，用2U2（x）、2V2（y）、

2、2W2（z）表示尾端。星形接法的中點用N表示。要求把中點引出時用文字符號YN表示。 1、Y接法我們把三相繞組的三個尾端連在一起，而把三個首端引出，這種接法稱為Y接法，如圖5-1所示。 a ) b )圖5-1 Y接法（a）原理圖 （b）相量圖2、接法三角形接法是把一相繞組的尾端與另一相的首端連在一起，按順序接成一個閉合回路，再以三個連接點引出端線，接三相電源。三角形接法又分正相序接法(即1U11U21V11V21W11W21U1)和反相序接法(即1U11U21W11W21V11V21U1)。無論采用哪一種接法，當電流從某一相電源流進，而從另外兩相流出時，都能夠保證它們在鐵心中產生的磁通方向是一致

3、的。如圖5-2所示。a ) b )圖5-2 接法(a) 正相序接法 (b) 反相序接法特別應該注意，在連接成三相繞組時，各繞組的極性必須一致，而且標志應正確，一旦接錯，可能發(fā)生嚴重事故。3、V接法如三臺單相變壓器中有一臺發(fā)生故障或由于其它原因，僅有兩臺單相變壓器連成三相運行時，可以改成如圖5-3所示的V/V連接，又稱為開口三角形()接法。圖5-3 變壓器V連接根據(jù)理論分析可知，此種接法，若在二次側接上對稱的三相負載，則其二次電流也是對稱的。若考慮變壓器內部漏抗產生的壓降，由于漏抗不對稱，使二次電壓略顯不對稱，但影響比較小。必須指出，采用V/V形連接時，其容量只有原來的86.6%。（二）三相變壓

4、器的聯(lián)結組1、聯(lián)結組類型變壓器一、二次側都可接成Y形或形。用Y形連接法時中點可以有引出線或沒有引出線，因此，一、二次側的接法可以采用下列幾種不同的組合形式：Y/Y；Y/YN；Y/；YN/；/Y；/ YN 或/等。分子表示高壓一次繞組的連接法，分母表示低壓二次繞組的連接法。目前我國生產的電力變壓器常采用的接法是Y/YN；Y/；YN/等幾種。例如，YN/聯(lián)結組說明高壓繞組接成星形，并且中點有引出線，低壓繞組接成三角形。對于高壓繞組接成星形時最有利，因為它的相電壓只有線電壓的1/，因而可以降低繞組的絕緣等級。低壓繞組接成三角形，相電流只有線電流的1/，可使繞組的截面積減小，便于繞制。而Y/YN連接法

5、，適用于照明與動力混合性質的負載。2、聯(lián)結組鐘點表示法根據(jù)器一、二次側線電勢的相位關系，把變壓器的繞組連接成各種不同組合，稱為繞組的聯(lián)結組。我國采用時鐘表示法，即把高壓邊的線電勢的相量作為時鐘的長針，低壓邊的線電勢的相量作為時鐘的短針，把分鐘(高壓相量)指向12時，看短針(低壓相量)指在時鐘的哪個數(shù)字上，就作為聯(lián)結組組別的標志。3、單相變壓器聯(lián)結組的鐘點表示法單相變壓器只有I /I-12和I /I-6兩種聯(lián)結組。我國工業(yè)標準規(guī)定I /I-12為單相變壓器的標準聯(lián)結組，如圖5-4所示。由圖5-4可知，在單相變壓器中，一、二次側相電勢的相位關系由一、二次繞組的同名端同時取為首端，還是非同名端取為首

6、端來決定。 a） b)圖5-4 單相變壓器首端的不同接法單相變壓器在自動控制系統(tǒng)中應用甚多。在晶閘管系統(tǒng)中，主回路與觸發(fā)電路之間有嚴格的相位關系，但當標志模糊不清時，就需要測定極性，方法是將高、低壓繞組出線端標記為1U11U2與2U12U2，將1U2與2U2聯(lián)在一起，在1U11U2上加適當交變電壓，測量U1U1、2U2、U1U1、2U2及U2U1、2U2。若U1U1、2U1= U1U1、2U2-U2U1、1U2，則是I/I-12聯(lián)結組，若U1U1、2U1= U1U1、1U2+ U2U1、2U2，則是I/I-6聯(lián)結組。4、三相變壓器的聯(lián)結組三相變壓器的連接不僅與端頭標志和同名端有關，還與三相繞組

7、連接有關，不同的連接方式，其一、二側對應的線電壓之間有不同的相位移。（1）Y/Y聯(lián)結組 如圖5-5所示，將一、二次繞組的同名端取為首端，故一、二次側的相電勢之間為同相位，線電勢之間也是同相位，用時鐘表示，高壓邊線電勢E1U、1V作為長針指向鐘面上的12；低壓邊的線電勢E2U、2V 也指向12，故聯(lián)結組別用Y/Y-12表示。 圖5-5 Y/Y-12聯(lián)結組（a）原理圖（b）相量圖（c）時鐘表示圖若仍采用Y/Y連接，而一次側同名端為首端，而二次側非同名端為首端，如圖5-6a所示。可見同一相一、二次側的相電勢相反。所以一次側線電勢指向12點，而二次側的線電勢指向6點稱為Y/Y-6聯(lián)結組?？梢?，同名端相

8、反，相移180，遲后6個鐘點。圖5-6 Y/Y-6聯(lián)結組（a）原理圖（b）相量圖（c）時鐘表示圖若一、二次繞組的同名端取為首端，而把二次側V相標定為U相；W相標定為V相；U相標定為W相，即一次側的U相繞組實際上與二次側的W相繞組的相電勢同相，當E1U、1V指向12點時，二次側的E2U、2V指向4點，所以該三相變壓器為Y/Y-4聯(lián)結組，如圖5-7所示?？梢姡槗Q一相序，相移120，正好差4個鐘點。 a) b) 圖5-7 三相變壓器Y/Y-4聯(lián)結組（a）原理圖（b）相量圖（2）Y/聯(lián)結組 一次側是Y形接法，二次繞組接成形，一、二次繞組都以同名端作為首端。二次繞組接成2U12V2、2V12W2、2W

9、12U2連成三角形(反相序)，2U1、2V1、2W1為出線端，此時E1U和E2U同相，但線電勢E2U、2V與E1U、1V的相位相差330，則長時針指向12時，短時針指向11點，稱為Y/-11聯(lián)結組，如圖5-8所示?？梢姡聪嘈蜻B接成形，原鐘點減1(即12-1=11點)。 a) b)圖5-8 Y/-11聯(lián)結組（反相序）（a）原理圖（b）相量圖若二次繞組以異名端為首端，則1U與2U反相，如圖5-9所示，它們的相量圖5-9b中E1U、1V與E2U、2V相位相差150為5點鐘，稱為Y/-5聯(lián)結組。可見，原為Y/-11，異名端減6點(11+6=17，即5點)變成Y/-5。a) b)圖5-9 Y/-5聯(lián)結

10、組（a）原理圖（b）相量圖我們不但應能根據(jù)變壓器的接線圖作出相量圖，以判別其接線所表示的聯(lián)結組別，而且應能根據(jù)給定的聯(lián)結組別，作出相量圖，并將變壓器連接成給定的聯(lián)結組別。其方法是：例如，三相變壓器，一、二次繞組均以同名端為首端，要接成Y/-1聯(lián)結組。首先將一次繞組接成星形(Y)，并作出一次電勢(相電勢、線電勢)的相量圖；再根據(jù)所要求的聯(lián)結組別Y/-1，二次繞組的線電勢與相應一次繞組的線電勢相位差為30，以一次側線電勢三角形1U1、1V1、1W1為基準，順時針旋轉30，即得到二次側線電勢三角形2U1、2V1、2W1，因二次側作三角形接線，所以線電勢的相量即為相電勢的相量，由于一、二次繞組均以同名

11、端取為首端，故對應1U11U2、1V11V2和1W11W2可將二次側的相電勢標出，如圖5-10所示。即可確定二次繞組應按2U12U22V12V22W12W22 U1正相序連接成三角形?？梢?，只要將二次繞組正相序連成形即可，因為正相序連接成時，單鐘點加1(12+1=13點)為1點鐘。a) b)圖5-10 Y/-1聯(lián)結組（正相序）（a）原理圖（b）相量圖綜上所述，如果一次繞組的三相標志不變，僅將二次繞組的三相標志輪換，對于Y/聯(lián)結組可得到六個偶數(shù)不同的組別，而對Y/聯(lián)結組可得到六個奇數(shù)的不同組別。其實，要解決三相變壓器鐘點組接問題，只要掌握下列基本規(guī)律，就能迅速畫出三相變壓器各種鐘點組接線圖。1)

12、以Y/Y-12(和/-12)為標準鐘，如圖5-5所示；2)改變同名端，加6點，為Y/Y-6，如圖5-6所示；3)調換相序一次，加4點，為Y/Y-4，如圖5-7所示；4)反相序連成，減1點，為Y/-11如圖5-8所示(初級相反，反相序加1點)；5)次級正相序連成，加1點，為Y/-1，如圖5-10所示(初級相反，正相序減1點)；6) Y/Y、/，只能接成2、4、6、8、10、12點(偶數(shù)點)；7) /Y、Y/，只能接成1、3、5、7、9、11點(奇數(shù)點)。這是因為：三相360，每相120，同相為12點，反相為6點，超前30為11點，滯后30為1點，根據(jù)上述規(guī)律，靈活運用，即迅速解決鐘點組接問題。例

13、如：要接Y/-5，只需在Y/-11的基礎上，變同名端即成，如圖5-9所示。又如：/Y-9，只需將一次繞組按正相序連成形，為超前1點，二次繞組變同名端，加6點，調相序一次，加4點；遲后10點，正好9點。再如：/-10，只需要將一、二次繞組都正相序連成形，正好12點同相，二次繞組變同名端加6點，調相序加4點，共10個鐘點。二、變壓器的極性測試（一）三相變壓器各繞組相間的極性(同名端)測定繞組的同名端，即同極性端，同為高電位，繞組的同名端上用黑圓點表示。1、高低壓邊繞組的極性測定（1）先用萬用表的“R檔”分出高低壓邊繞組；（2）屬同一繞組的兩端標上標號(假設)，如圖5-11所示；（3）判U(A)相高

14、低壓邊極性：將X、x短接；A相加交流100V；測量UAa(U1U1、2U1)，UAx(U1U1、1U2),及Uax(U2U1、2U2)；若UAa=|UAX- Uax|，則假設標號對；否則，標號不對，應把a、x(2U1,2U2)對調之。（4）同理，用（3）的方法，確定其它兩相的高低壓邊極性。圖5-11 測定柱式鐵心三相變壓器的極性2、高壓邊U(A)，V(B)，W(C)相同極性測定（1）判U、W(A、C)相間極性 將XZ短接；B相加交流100V；測量UAC(U1U1、1W1)、UAX(U1U1、1U2)及UCZ(U1W1、1W2)；若UAC=|UAX-UCZ|，則標號對；否則，標號錯，只要將U、W

15、(A、C)兩相中任意一相首尾標號對調即行。例如將1U1(A)與1U2(X)對調，同時將2U1(a)與2U2(x)對調。（2）同理，以U(A)相為基準，用上述方法可以確定(V、W)、(B、C)相間極性。（二）三相變壓器聯(lián)結組的測試與驗證1、用雙蹤示波器測量U2U1、2V1波形滯后于U1U1、1V1波形的相位角。線路如圖5-12所示。將一探頭接到1V1、另一探頭接到2V1，接地線與1U1、或2U1相聯(lián)(1U1與 2U1短接)，合上開關SA調壓器電壓由零逐漸調到100V，觀察示波器屏幕上U1U1、1V1 與U2U1、2V1波形的相位，由此確定繞組的聯(lián)結組別。圖5-12 用示波器測試聯(lián)結組別2、計算電

16、壓值法校驗聯(lián)結組別首先將高壓和低壓兩個相同的出線端，如將1U1與2U1連接起來，如圖5-13所示，并在高壓繞組上施加電壓100V，用電壓表分別測量其它幾個端點的電壓。例如：Y/-11接線，參看圖5-13a。測量下列電壓：U1V、2V 、U1W、2v 、U1v、2w。由于1U1與2U1重合，得到如圖5-13b所示的相量圖。圖5-13 計算電壓值法校驗聯(lián)結組別(a)接線圖 (b)相量圖若一次繞組的線電壓為U1U1、1V1 ，二次側的線電壓為U2U1、2V1 ，則變壓比為 由圖5-13b可見 =U2 = U2 若實測的電壓數(shù)據(jù)與上面的公式計算所得的數(shù)據(jù)相同，則表示繞組連接正確，可以斷定為Y/-11聯(lián)

17、結組。用上述的試驗方法，對不同數(shù)字的聯(lián)結組別，根據(jù)所測的具體電壓數(shù)據(jù)代入表5-1所給的公式，數(shù)據(jù)滿足那個組別的公式，該變壓器的屬于這個組別。表5-1 變壓器聯(lián)結組別的校核公式鐘時序電壓相位移線圈接法線電壓相量圖公式130Y/Y=260Y/Y/=390Y/Y=4120Y/Y/=K+15150Y/Y=續(xù)表鐘時序電壓相位移線圈接法線電壓相量圖公式6180Y/Y/= K+1=7210Y/Y=8240Y/Y/=9270Y/Y=10300Y/Y/=K-111330Y/Y=12360Y/Y/=K-1=注：K=/設=1。否則，表中公式要乘以。第二節(jié) 三相變壓器參數(shù)測試實習一、 實習目的 1、 掌握三相變壓器的

18、試驗方法；2、 掌握三相變壓器參數(shù)測定及計算方法；二、實習內容1.空載試驗(1)試驗目的測定三相變壓器的變比K、空載電流I0及空載損耗p0。(2)試驗電路及方法空載試驗一般要考慮儀表及操作安全等因素，故在低壓側進行較好，如圖5-14所示。圖5-14 空載試驗電路及方法（a）單相（b）三相操作步驟如下，高壓側繞組處于開路狀態(tài)，低壓側繞組施加規(guī)定頻率的額定電壓，測量并記錄U1、U20、I0及p0。根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算變比KK勵磁阻抗勵磁電阻勵磁電抗換算到高壓側時，阻抗值乘以K2。2.短路試驗(1)試驗目的求短路阻抗及銅耗pk。(2)試驗線路及方法按圖5-15所示接線，短接試驗一般在高壓側進行，將低壓側短接。圖5-15 短路試驗線路及方法（a）單相 （b）三相操作程序如下：自耦變壓器由零開始逐漸升高電壓，并注意觀察電流表。電流表讀數(shù)達到高壓側的額定電流時，停止升壓，并記錄短路電流Ik值，短路損耗功率pk值和短路電壓Uk值。根據(jù)測