智能電網(wǎng)：三相變壓器鑒定方法

標(biāo)簽：三相變壓器 智能電網(wǎng) 

0引言

三相變壓器廣泛應(yīng)用于各種電氣設(shè)備和交流供電場(chǎng)合， 其高、低壓繞組有多種不同的聯(lián)接方式。 繞組的不同聯(lián)接方式不僅導(dǎo)致電路結(jié)構(gòu)不同， 而且關(guān)系到變壓器電磁量的諧波問題以及并聯(lián)運(yùn)行等問題。 為此， 必須了解三相繞組的聯(lián)接法和聯(lián)接組。 現(xiàn)在我國(guó)采用國(guó)際電工委員會(huì)( IEC) 推薦的標(biāo)準(zhǔn)， 即根據(jù)高、低壓線電動(dòng)勢(shì)的相位差， 確定三相變壓器聯(lián)接組標(biāo)號(hào)。 當(dāng)三相變壓器高、低壓繞組的聯(lián)接方式不同時(shí)， 其原、副邊線電勢(shì)具有不同的相位差。 同一相原、副邊線電勢(shì)相位差總是 30度的整數(shù)倍， 因此國(guó)際上都采用時(shí)鐘表示法標(biāo)識(shí)高、低壓繞組的相位關(guān)系。 所謂時(shí)鐘表示法， 就是將原邊線電勢(shì)看成時(shí)鐘的長(zhǎng)針， 永遠(yuǎn)指向 0 點(diǎn)( 或 12 點(diǎn)) ; 副邊線電勢(shì)看成時(shí)鐘的短針， 其所指向的鐘點(diǎn)作為聯(lián)接組別的標(biāo)號(hào)。 具體做法是先把變壓器的每一個(gè)出線端標(biāo)上字母符號(hào)， 以A 相為例， 高壓繞組首端標(biāo)為 A， 尾端標(biāo)為 X， 低壓繞組首端標(biāo)為 a， 尾端標(biāo)為 x. 各繞組電勢(shì)都規(guī)定為從首端指向尾端， 即高壓繞組的電勢(shì)從A 指向 X， 低壓繞組的電勢(shì)從 a 指向 x. 電勢(shì)相量的頭尾與實(shí)際繞組的頭尾是相反的， 繞組的 X， Y， Z 端接成公共點(diǎn)， 實(shí)際上是電勢(shì)相量的頭端共起點(diǎn)， 電勢(shì)相量的箭頭指向公共點(diǎn)。 每分析一個(gè)組別， 就要畫一次相量圖。 如果將電勢(shì)相量改用電壓相量， 電壓相量的頭尾與實(shí)際繞組的頭尾是一致的， 繞組的 X，Y，Z 端接成公共點(diǎn)， 實(shí)際上就是電壓相量的尾端共起點(diǎn)， 電壓相量的箭頭向外， 這樣電壓相量就能夠以X，Y，Z 接成的公共點(diǎn)旋轉(zhuǎn)， 每次進(jìn)行組別判定， 只需旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的電壓相量就可以了， 不需要再畫相量圖。

1 三相變壓器繞組的聯(lián)接

用線電壓的相位關(guān)系標(biāo)識(shí)三相變壓器高、低壓繞組的聯(lián)接組別， 把三相高壓繞組頭、尾端分別標(biāo)記為A， B， C 和 X， Y， Z; 三相低壓繞組頭、尾端分別標(biāo)記為 a， b， c 和 x， y， z. 三相繞組相電壓都規(guī)定為從尾端指向頭端 ， 高壓繞組相電壓從 X 指向A 為U AX， 三相簡(jiǎn)記為 U A， U B， U C; 低壓繞組相電壓從 x指向 a 為 U ax， 三相簡(jiǎn)記為 U a， U b， U c。

若高、低壓繞組的頭端A 和 a 標(biāo)為同極性端， 則高、低壓繞組相電壓 U A和 U a同相位， 相量方向相同;若高、低壓繞組的頭端 A 和 a 標(biāo)為異極性端， 則高、低壓繞組相電壓 U A和 U a反相位，相量方向相反。

三相變壓器每相的相電壓即為該相繞組電壓，其線電壓是指引出端電壓， 線電壓 U AB就是 U A與U B的電壓相量差。

1. 1 星形聯(lián)接

繞組按相序A，B， C 自左至右依次排列， 同名端符號(hào)分別標(biāo)在三相繞組頭端A， B， C 處， 三相繞組尾端 X， Y， Z 聯(lián)接在一起。 在接線圖上標(biāo)出各繞組的相電壓方向， 然后根據(jù)相電壓方向畫出三相相電壓、線電壓 U AB相量圖相電壓： U A = U <0度;U B = U <- 120度;U C = U <- 240度。

線電壓： U AB = U A - U B;U BC = U B - U C;U CA = U C - U A。

三相繞組尾端聯(lián)接在一起， X， Y， Z 是等電位的電源零點(diǎn)， 相序是順時(shí)針， 線電壓超前相電壓， 相量的 A 箭頭就是實(shí)際繞組的A 頭端。 因?yàn)橥朔?hào)標(biāo)在三相繞組的頭端A， B， C 處， 所以 A 相相量圖 U A方向向上。

1. 2 左三角形聯(lián)接

繞組按相序A， B， C 自左至右依次排列， 同名端符號(hào)分別標(biāo)在三相繞組頭端 A， B， C 處。 三相繞組尾端 X， Y， Z 分別與頭端 B， C， A 聯(lián)接在一起， 即 XB， YC， ZA 聯(lián)接在一起。 在接線圖上標(biāo)出各繞組相電壓方向， 根據(jù)相電壓方向畫出三相相電壓與線電壓 U AB相量圖。 ZA 聯(lián)接就是A 的頭接 C 的尾。

左三角形聯(lián)接就是現(xiàn)有教材中的第 2 種三角形接線方式， 可見電壓相量要比電勢(shì)相量簡(jiǎn)單直觀得多， 形象易記。

相電壓與線電壓的關(guān)系為U AB = U A; U BC = U B; U CA = U C。

三相繞組 A 頭 C 尾聯(lián)接在一起， 相序是順時(shí)針， 線電壓與相電壓同方向， 相量

A 箭頭就是實(shí)際繞組 A 頭端。 因?yàn)橥朔?hào)標(biāo)在三相繞組的頭端 A， B， C 處， 所以A 相相量圖 U A方向向上。

1. 3 右三角形聯(lián)接

繞組按相序A， B， C 自左至右依次排列， 同名端符號(hào)分別標(biāo)在三相繞組頭端 A， B， C 處。 三相繞組尾端 X， Y， Z 分別與頭端 C， A， B 聯(lián)接在一起， 即 XC， YA， ZB 聯(lián)接在一起。 在接線圖上標(biāo)出各繞組相電壓方向， 根據(jù)相電壓方向畫出三相相電壓與線電壓 U AB相量圖。 YA 聯(lián)接就是A 的頭接 B 的尾。

右三角形聯(lián)接就是現(xiàn)有教材中的第 1 種三角形接線方式， 同樣電壓相量要比電勢(shì)相量簡(jiǎn)單直觀， 容易記憶。

相電壓與線電壓的關(guān)系：U AB = - U B; U BC = - U C; U CA = - U A。

三相繞組 A 頭 B 尾聯(lián)接在一起， 相序是順時(shí)針， 線電壓與相電壓同方向， 相量A 箭頭就是實(shí)際繞組 A 頭端。 因?yàn)橥朔?hào)標(biāo)在三相繞組的頭端 A， B， C 處， 所以A 相相量圖 U A方向向上。

注意： 在三角形聯(lián)接組別中， 頭尾聯(lián)接的相量分析方法與三相繞組的實(shí)際接線形式相吻合， 相量圖的頭尾聯(lián)接就是實(shí)際三相繞組的頭尾聯(lián)接 .

2 三相變壓器的聯(lián)接組別判定

已知三相變壓器的繞組接線圖與同名端， 確定變壓器聯(lián)接組別的方法是： 分別畫出高壓( 原邊) 繞組和低壓( 副邊) 繞組的電壓相量圖， 由高壓繞組U AB和低壓繞組 U ab的相位關(guān)系確定變壓器聯(lián)接組別的標(biāo)號(hào)。

具體步驟是：

( 1) 按已知繞組的頭、尾標(biāo)志聯(lián)接成所規(guī)定的聯(lián)接法， 畫出接線圖。

( 2) 在接線圖上標(biāo)明相電壓與線電壓方向。

( 3) 畫出高、低壓( 原、副邊) 繞組相電壓與線電壓相量圖， 令繞組尾端 X， x 共起點(diǎn)。

( 4) 根據(jù)低壓繞組相電壓 U a， U b， U c與高壓繞組相電壓 U A的相位關(guān)系( 同方向或反方向) ， 確定出 U ab與 U AB的相位關(guān)系， U ab指向的數(shù)字即為變壓器聯(lián)接組別的標(biāo)號(hào)。

2. 1 Y， y 聯(lián)接

以高壓繞組尾端 X 為公共點(diǎn)， 畫出變壓器原邊相電壓 U A與線電壓 U AB相量圖; 以低壓繞組尾端 x 為公共點(diǎn)， 畫出變壓器副邊相電壓 U a與線電壓 U ab相量圖; 依次畫出變壓器副邊相電壓 U b， U c相量圖。 以原、副邊 X，x 為共起點(diǎn)， 原、副邊相電壓 U A與 U a同方向， 線電壓 U ab與 U AB同方向， 則變壓器組別為 Y， y12. 如果相電壓 U a與 U A反方向， 則線電壓 U ab與 U AB反方向， 變壓器組別應(yīng)為Y， y6. 選擇 U b， U c相量圖與 U A同方向或反方向， 可以得到其它不同Y， y 聯(lián)接組別。

2. 2 Y， d 左三角形聯(lián)接

以高壓繞組尾端 X 為公共點(diǎn)， 畫出原邊相電壓 U A與線電壓 U AB的相量圖;以低壓繞組尾端 x 為公共點(diǎn)， 畫出副邊相電壓 U a與線電壓 U ab的相量圖; 以 A 頭 C 尾聯(lián)接畫出副邊相電壓 U a， U b， U c相量圖。 以原、副邊X， x 為共起點(diǎn)， 原、副邊相電壓 U A與 U a同方向， 線電壓 U ab與U A同方向， 則變壓器組別應(yīng)為 Y， d1. 如果相電壓U a與 U A反方向， 則線電壓 U ab與 U A反方向， 變壓器組別應(yīng)為Y， d7. 選擇 U b， U c的相量圖與 U A同方向或反方向， 可以得到其它不同 Y，d 聯(lián)接組別。

2. 3 Y， d 右三角形聯(lián)接

以高壓繞組尾端 X 為公共點(diǎn)， 畫出原邊相電壓 U A與線電壓 U AB相量圖; 以低壓繞組尾端x 為公共點(diǎn)， 畫出副邊相電壓 U a與線電壓 U ab相量圖; 以 A 頭 B 尾聯(lián)接畫出副邊相電壓 U a， U b， U c相量圖。 以原、副邊 X，x 為共起點(diǎn)， 原、副邊相電壓 U A與 U a同方向， 線電壓 U ab與 U b反方向， 則變壓器組別應(yīng)為 Y， d11. 如果相電壓 U A與U a反方向， 則線電壓 U ab與 U b反方向， 變壓器組別應(yīng)為 Y， d5. 選擇 U b， U c相量圖與U A同方向或反方向， 可以得到其它不同 Y， d 聯(lián)接組別。

在偶數(shù)組別中， 如果同名端符號(hào)標(biāo)在副邊繞組的尾端 x， y， z 處， 則副邊電壓相量圖的方向應(yīng)與原邊相量圖 U A反相。 在 D， d 三角形聯(lián)接中， 只有右三角形接法的變壓器的相位關(guān)系由同名端極性確定。

在奇數(shù)組別中， 同名端符號(hào)標(biāo)在副邊繞組的頭端 a，b， c 處， 在 D， y， Y， d 聯(lián)接中， 既有左三角形又有右三角形， 變壓器的相位關(guān)系由左、右三角形接法確定。

3 結(jié)論

在對(duì)三相變壓器繞組星形、三角形聯(lián)接方式分析的基礎(chǔ)上， 對(duì)三相變壓器聯(lián)接組別的判定方法進(jìn)行了研究， 并給出了具體的方法步驟。 根據(jù)三相變壓器的繞組接線圖與同名端， 確定變壓器聯(lián)接組別的方法是： 分別畫出高壓( 原邊) 繞組和低壓( 副邊) 繞組的電壓相量圖， 由高壓繞組 U AB和低壓繞組 U ab的相位關(guān)系確定變壓器聯(lián)接組別的標(biāo)號(hào)。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中， 高壓繞組相量圖做成的盤稱做原盤; 低壓繞組相量圖做成的盤稱做副盤。 兩盤同心固定， 可以相對(duì)旋轉(zhuǎn)。 進(jìn)行三相變壓器聯(lián)接組別判定時(shí)， 原盤固定不動(dòng)， 只需轉(zhuǎn)動(dòng)副盤， 副盤線電壓U ab指向的數(shù)就是變壓器的組別數(shù)。 上述分析過(guò)程不用畫相量圖， 簡(jiǎn)單直觀， 非常方便。