變壓器接法對諧波的影響

變壓器諧波的產(chǎn)生

變壓器的諧波電流是由其勵磁回路的非線性引起的。加在變壓器上的電壓通常是正弦電壓，因此鐵芯中磁通也是按照正弦規(guī)律變化的，但是由于鐵芯磁化曲線的非線性，產(chǎn)生正弦磁通的勵磁電流也只能是非線性的，勵磁電流已經(jīng)變?yōu)榧忭敳耍M行傅立葉分析可知，其中含有全部奇次諧波，以3次為最大.KY$_3x'T0x

角接變壓器作用!

有利于抑制高次諧波電流:對Ｙｙｎ０結線的二相變壓器，原邊星形連接而無中線，故三次諧波電流不能流通。原邊激磁電流波形為正弦波時，則鐵芯中磁通為平頂波，副邊感應電勢波形所含高次諧波分量大；激磁電流中以三次諧波為主的高次諧波電流在原邊接成三角形條件下，可在原邊形成環(huán)流，與原邊接成星形相比，有利于抑制高次諧波電流，在當前電網(wǎng)中接用電力電子元件、氣體放電燈等日益廣泛，其功率越來越大的情況下，會使得電流波形畸變。即使三相負荷平衡，中性線中也流過以三次諧波為主的高次諧波電流，配電變壓器的原邊（常為１０ｋＶ側）采用三角形結線就抑制了此類高次諧波電流，這樣就能保證供電波形的質量。'\Q0cm2|z

諧波對變壓器危害

對變壓器而言，諧波電流可導致銅損和雜散損耗增加，諧波電壓則會增加鐵損。與純正基本波運行的正弦電流和電壓相較，諧波對變壓器的整體影響是溫升較高。須注意的是：這些由諧波所引起的額外損失將與電流和頻率的平方成比例上升，進而導致變壓器的基波負載容量下降。而當你為非線性負載選擇正確的變壓器額定容量時，應考慮足夠的降載因子，以確保變壓器溫升在允許的范圍內(nèi)。還應注意的是用戶由于諧波所造成的額外損失將按所消耗的能量(千瓦·一小時)反應在電費上，而且諧波也會導致變壓器噪聲增加。對于YY接線的變壓器，會在二次側產(chǎn)生諧波（主要是三次諧波），使正弦波變?yōu)榧忭敳?。但對于D/Y接線，或者Y/D接線的變壓器，三角形側的三次諧波在繞組內(nèi)部形成環(huán)流，而在星型側的相電流中雖然有三次諧波，但在其線電流中三次諧波卻不能形成電流（因為三相三次諧波同相位），所以星型側沒有便沒有對應的三次諧波與三角形側的三次諧波平衡，于是D側繞組內(nèi)部的三次諧波便變成勵磁性質的電流，改善了二次側電流的波形，使其接近于正炫波。如果僅僅從改善波形這個角度來說，三角形在高壓側、低壓側都可以，但由于我國110KV以上為大電流接地系統(tǒng)，其變壓器中性點為直接接地（有的也根據(jù)調(diào)度要求經(jīng)消弧線圈、高電阻接地，或者不接地），所以一般大型變壓高側側都為Y型接線，低壓側為D型接線。三角形接法主要是抗諧波和低壓側采用中性點不接地系統(tǒng)，為使方便改變輸出電壓（400或630V）而采用星形或三角形接法。

可以限制三次諧波，把三次諧波限制在三角內(nèi)！以防二次側因諧波使輸出電壓波形成為尖頂波！這只是原因之一，還有個原因之而可惜我給忘了

10kV變壓器的二次側不一定要接成三角形，只是說為了抑制諧波，一般要有一側的繞組接成三角形，以給三次諧波一個通路。并且一般來說，對于10kV的配電變壓器多為Dyn11接法，即一次側為三角形接法，二次側為星形接法，以便可以在二次側獲得400V和220V兩種電壓。

10kV變壓器的二次側不一定要接成三角形，一般１０kV配電變壓器有兩種聯(lián)接組，Ｙyn0與Ｄyn11,我國采用Yyn0者居多，高壓用D接是為了減小電壓波形的畸變，也即為給三次電流諧波提供回路空載電流的諧波分量來源：互聯(lián)網(wǎng)

上傳時間：2010-6-2417:36:23將正弦波波形的電壓施加于繞組上后，由于磁路的飽和現(xiàn)象，在鐵心中產(chǎn)生的磁通波形為正弦波時，空載電流中激磁部分電流就不是正弦波波形。為保持正弦波波形的磁通與感應電壓，變壓器的接法應使繞組能從電源吸取空載激磁電流的諧波分量。當變壓器為Y接法時，就不能從電源吸取空載激磁電流的諧波分量，磁路中磁通將為平頂波波形，感應電壓就變?yōu)榧忭敳úㄐ?。有時變壓器雖為YN或ZN接法，電源側中點絕緣，則這種YN或ZN接法與Y接法相同。變壓器為Y接法時，一般只適用于配電變壓器，鐵心必須為三相三柱式，對三相三柱的磁路而言，零序磁通(即3、6、9……3n次諧波)不能在磁路內(nèi)成回路，而必須在空氣中在油箱的箱壁內(nèi)成回路，它的磁阻較大，因此零序三次諧波磁通不大，對配電變壓器而言，這一零序磁通只占基波磁通的5％左右，即使低壓也為星形接法，感應電壓還是接近于正弦波波形。但要注意，零序三次諧波磁通會在箱壁內(nèi)產(chǎn)生損耗。另外兩側夾件不能通過鐵軛螺桿形成短路，以免三次諧波磁通在短路環(huán)內(nèi)感應電流而發(fā)熱，尤其Yyn接法干式變壓器更應注意這一現(xiàn)象。其它結構件也要防止對于零序三次諧波磁通形成短路環(huán)。如果一次側為Y接法，二次側為d接法時，鐵心中零序三次諧波磁通就會在閉合d接法內(nèi)感應出在d接內(nèi)部循環(huán)的三次諧波電流，相當于空載激磁電流從d接法內(nèi)吸取零序三次諧波空載激磁電流分量。此電流產(chǎn)生的三次諧波磁通抵消原有三次諧波磁通，最終保持正弦波波形磁通。對三相五柱鐵心而言，情況就不同，當一次側為Y接法時，零序三次諧波磁通能在旁軛中成回路，磁通就呈平頂波波形，感應電壓呈尖頂波波形。這使感應電壓為正弦波波形，在繞組中應有一繞組接成d接法，如用戶不要求d接法繞組，也要有一個獨立的d接法繞組以提供空載激磁電流的零序三次諧波分量。從以上分析可知，為獲得正弦波波形的感應電壓，三相三柱Yyn接法僅限于配電變壓器。如不能從電源獲得空載激磁電流的零序三次諧波分量時，也可從呈閉合回路的d接法繞組中吸取。三相五柱鐵心結構的變壓器必須有一個提供零序三次諧波空載激磁電流的d接法繞組，此d接繞組可單獨輸出功率或不輸出功率僅為提供零序三次諧波空載激磁電流的一個繞組。Yyn接法配電變壓器中，如負載也為yn接法，則空載激磁零序三次諧波電流也可在中點與各相內(nèi)流通。有的照明負載也會吸取三次諧波電流(有磁路且易飽和的負載)，因Yyn接法的二次中線負載電流有限制時(限制高壓一次側中點電位漂移的需要)最好改用Dyn接法。Yyn接法配電變壓器在空載運行時二次感應電壓不呈正弦波波形。單相變壓器組成的三相組、三相殼式變壓器都不宜用全星形接法，因無法提供空載激磁電流零序三次諧波分量的回路。所以必須加一個d接繞組，或二次改為d接。在對單相變壓器作空載性能試驗時，如電源容量太小，零序三次諧波空載激磁電流會使發(fā)電機輸出的電壓波形畸變無法獲得正弦波波形。但新的國標，對空載性能試驗用發(fā)電機波形有一定要求，即以方均根值表示的平均值電壓表讀數(shù)與方均根值電壓表讀數(shù)之差在±3％以內(nèi)的電源才能用作變壓器的空載性能試驗。故要注意試單相變壓器試驗電源的發(fā)電機容量，要保持發(fā)電機能輸出正弦波波形的電壓，即使變壓器吸取零序三次諧波空載激磁電流時也應如此，發(fā)電機容量要足夠大，串聯(lián)內(nèi)阻抗要小。目前變壓器的常用接法有Y與D兩種，配電變壓器也有采用Z接法。5v#`5K4b9`2y#a

v8X-W

1.Y接法的優(yōu)點：對高壓繞組而言最經(jīng)濟；可以有中性點供利用；允許直接接地或通過阻抗接地；允許降低中性點的絕緣水平（分級絕緣）；可在每相中性點處設置分接頭，分接開關也可設于中性點；允許接單相負載，中性點可載流。

2.D接法的優(yōu)點：對大電流低壓繞組而言最經(jīng)濟；與Y接繞組配合使用可以降低零序阻抗值。

3.Z接法的優(yōu)點：允許中性點載流的負載且有較低的零序阻抗；可用做接地變壓器的接法形成人工中性點；可降低系統(tǒng)中電壓不平衡（系統(tǒng)中三相負載不平衡時）；可作多雷地區(qū)使用配電變壓器的一種接法。

以上是單一接法的優(yōu)點，一般變壓器至少有兩個繞組，因此變壓器有幾種接法的組合。

A.YNyn和OYN（YN自耦接法）

零序電流會在繞組間轉換，即高壓與低壓繞組都有零序電流，且能安匝平衡以達到變壓器有低的零序阻抗，對系統(tǒng)變壓器而言，必須有一D接平衡繞組與此接法一并采用。

B.YNy和Yyn

有中性點引出的繞組中有零序電流，但在另一無中性點引出的繞組中無此電流，故零序電流不能安匝平衡，故對鐵心而言，有一個激磁零序電流，它受零序激磁阻抗控制，根據(jù)磁路的設計，這一零序阻抗可以較大（如三相三柱鐵心）或特別大（如三相五柱鐵心、三相殼式鐵心）。相對地電壓的對稱會受到影響，中性點會偏移，因此，這種接法不能用于三相五柱鐵心、單相組成的三相組或三相殼式鐵心。/q;C%a-w;D-J(Q!b1f/a

C.YNd，Dyn，YNyd或YNy+d1X3~-D9}/?1K7|6n

+d表示此繞組僅作平衡繞組而不接負載。d表示此繞組既作平衡繞組又可接負載。在有中性點引出的繞組中有零序電流時，在角接繞組有補償此電流的循環(huán)電流。零序阻抗是很低的，約等于繞組間的正序短路阻抗。1X#{;c8q9w2n:{2a/m

D.Yzn或ZNy6X9S4Q9J2z1C%|-r(|

曲折接法繞組中的零序電流會在每個鐵心柱上兩個線圈中作安匝平衡，且有低的零序阻抗。9m.V2j#X,D4G$F+H

不同接法的組合能否采用與鐵心結構有關。

對單相鐵心組成的三相組變壓器、三相五柱與殼式三相變壓器都不采用Yyn、YNyn接法。&B!J$[;]!q

三相三柱鐵心變壓器可以采用Yyn、YNyn接法。正序和負序磁通分量在鐵心中可形成回路，而零序磁通從軛到軛通過外部空間形成回路，磁組很高。當電壓中有零序分量時，就有較高激磁電流（因零序激磁阻抗較小，但阻抗是非線性的，與零序電壓分量有關）。

在單相鐵心組成的三相變壓器組、三相五柱與各種殼式鐵心變壓器中零序磁通可在低磁組的旁軛中飽和。飽和后，電感下降，導致有尖頂畸變電流。應有一個D接繞組。為什么變壓器極性接法多為Y/Δ-11點有什么好處目前10kV三相配電變壓器廣泛采用Y，yno結線（即原表示法的Y／Y0－12結線），以其能提供380V和220V兩種電源電壓方便了用戶。但是，國際上多數(shù)國家的三相配電變壓器均采用D，yn11結線（即原表示法的△／Y0—11結線）；它不但保持了輸出兩種電壓的好處，而且具有：①降低諧波電流，改善供電正弦波質量；②零序阻抗小，提高單相短路電流，有利于切除單相接地故障；③三相不平衡負荷情況下能充分利用變壓器容量，同時降低變壓器損耗等優(yōu)點。我國福州、保定、上海等變壓器廠已生產(chǎn)D，yn11結線三相配電變壓器多年。為推廣使用D，yn11結線配電變壓器，現(xiàn)與Y，yno結線配電變壓器比較分析如下。1

改善供電正弦波質量

根據(jù)變壓器空載運行情況，電源電壓在原繞組中產(chǎn)生勵磁電流，該電流在鐵芯中產(chǎn)生磁通并匝鏈著原繞組和副繞組，在原副繞組中感應電勢。原繞組的感應電勢和阻抗壓降與電源電壓相平衡。副繞組的感應勢在輸出端表現(xiàn)為空載電壓。由于變壓器的磁化曲線兩端彎曲，磁通飽和，所以勵磁電流為尖頂波時磁通為正弦波（見圖1），而勵磁電流為正弦波時磁通為平頂波。我們希望感應電勢為正弦波，則必須要有正弦波磁通。這就要求像圖1那樣，勵磁電流應為尖頂波。從非正弦波的諧波分析知道，尖頂波中含有三次諧波成分。對三相變壓器來講，三相尖頂波勵磁電流中的三次諧波分量組成零序制相量。因為三次諧波的頻率為150HZ，各相相量間相位差是基波的3倍。3×120°=360°，可見各相相量組成零序制。Y，yno結線配電變壓器原繞組的中性點不引出，勵磁電流中不含三次諧波，即接近正弦波；那么磁通為平頂波，感應電勢為非正弦波，供電電壓波形較差。D，yn11結線配電變壓器原繞組為三角形接法，可環(huán)行零序電流和三次諧波電流，故勵磁電流為尖頂波而磁通為正弦波，感應電勢和輸出電壓波形較好。再從副繞組看，兩者都是yn結線。當三相負載不平衡而有中性線電流時，三相不對稱電流中含有零序分量（其頻率為50HZ），其值為中性線電流的1／3。該零序電流在變壓器鐵芯中產(chǎn)生零序磁通，在鐵芯的三柱中為同方向，不能在鐵芯中閉合。零序磁通是經(jīng)鐵芯外面的附件、頂蓋、油箱等閉合的。對于D，yn11結線配電變壓器來說，該零序磁通在主繞組中感應零序環(huán)行電流。從電磁感應關系可知，主副繞組零序電流產(chǎn)生的零序磁通是相互抵消的，因而主磁通中零序成分很小，副邊的零序電壓也小，可見副邊的零序阻抗較小。而對于Y，yno結線配電變壓器來說，主繞組中不能流通零序電流，主磁通中零序成分較大，副邊的零序電壓也大，可見副邊的零序阻抗較大。副邊的零序電壓小，改善了各相負載端電壓偏離220V的程度，這也是D，yn11結線的好處。2

有利于切除單相接地故障

D，yn11結線配電變壓器的零序阻抗較小，單相接地短路電流就大些。一般在相同條件下，D，yn11結線配電變壓器出口的單相短路電流為Y，yno結線配電變壓器出口的單相短路電流的3倍以上。單相接地保護裝置的動作靈敏度相應提高，反時限特性的保護動作時限縮短。低壓電網(wǎng)接地故障保護的作用在于保證設備及線路的熱穩(wěn)定、防止電氣火災、保障人身安全。單相接地故障的短路電流Ld通常較小，而且與低壓電網(wǎng)的接地型式有關，需特別注意校驗。以下說明使用熔斷器作為線路和設備保護時校驗方法。

我國新標準《低壓配電裝置及線路設計規(guī)范》（待批）提出：TN系統(tǒng)采用我國標準產(chǎn)品熔斷器作配電線路接地故障保護時應符合附表所列單相接地短路電流Id比熔體額定電流In的最小倍數(shù)。所謂TN接地系統(tǒng)是指，配電變壓器中性點直接接地（用T表示），系統(tǒng)內(nèi)外露可導電部分經(jīng)中性線N或另設的保護線PE連接到變壓器接地（用N表示），近似于過去“保護接