變壓器接法對(duì)諧波的影響要點(diǎn)

1、變壓器諧波的產(chǎn)生 變壓器的諧波電流是由其勵(lì)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(lì)磁電流也只能是非線性的，勵(lì)磁電流已經(jīng)變?yōu)榧忭敳?，進(jìn)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$_3xT0x 角接變壓器作用! 有利于抑制高次諧波電流:對(duì)結(jié)線的二相變壓器，原邊星形連接而無(wú)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(shí)，則鐵芯中磁通為平頂波，副邊 感應(yīng)電勢(shì) 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

2、星形相比，有利于抑制高次諧波電流，在當(dāng)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(lái)越大的情況下，會(huì)使得電流波形畸變。即使三相負(fù)荷平衡，中性線中也流過(guò)以三次諧波為主的高次諧波電流，配電變壓器的原邊（常為側(cè)）采用三角形結(jié)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(zhì)量。 Q0cm2| z 諧波對(duì)變壓器危害 P?g(XMz 對(duì)變壓器而言，諧波電流可導(dǎo)致銅損和雜散損耗增加，諧波電壓則會(huì)增加鐵損。與純正基本波運(yùn)行的正弦電流和電壓相較，諧波對(duì)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(jìn)而導(dǎo)致變壓器的基波負(fù)載容量下降。而當(dāng)你為非線

3、性負(fù)載選擇正確的變壓器額定容量時(shí)，應(yīng)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(yīng)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(shí))反應(yīng)在電費(fèi)上，而且諧波也會(huì)導(dǎo)致變壓器噪聲增加。 對(duì)于YY接線的變壓器，會(huì)在二次側(cè)產(chǎn)生諧波（主要是三次諧波），使正弦波變?yōu)榧忭敳ā５珜?duì)于D/Y接線，或者Y/D接線的變壓器，三角形側(cè)的三次諧波在繞組內(nèi)部形成環(huán)流，而在星型側(cè)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?yàn)槿嗳沃C波同相位），所以星型側(cè)沒(méi)有便沒(méi)有對(duì)應(yīng)的三次諧波與三角形側(cè)的三次諧波平衡，于是D側(cè)繞組內(nèi)部的三次諧波便變成勵(lì)磁性質(zhì)的電流，改善了二次側(cè)電流的波形，使

4、其接近于正炫波。 如果僅僅從改善波形這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，三角形在高壓側(cè)、低壓側(cè)都可以，但由于我國(guó)110KV以上為大電流接地系統(tǒng)，其變壓器中性點(diǎn)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(cè)側(cè)都為Y型接線，低壓側(cè)為D型接線。三角形接法主要是抗諧波和低壓側(cè)采用中性點(diǎn)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?？梢韵拗迫沃C波，把三次諧波限制在三角內(nèi)！以防二次側(cè)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(gè)原因之而可惜我給忘了10kV變壓器的二次側(cè)不一定要接成三角形，只是說(shuō)為了抑制諧波，一般要有一側(cè)的繞組接成三角形，以給三次

5、諧波一個(gè)通路。并且一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于10kV的配電變壓器多為Dyn11接法，即一次側(cè)為三角形接法，二次側(cè)為星形接法，以便可以在二次側(cè)獲得400V和220V兩種電壓。10kV變壓器的二次側(cè)不一定要接成三角形，一般kV配電變壓器有兩種聯(lián)接組，yn0與yn11,我國(guó)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(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)上傳時(shí)間：2010-6-24 17:36:23 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(shí)，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(yīng)電壓，變壓器的接法應(yīng)使繞組

6、能從電源吸取空載激磁電流的諧波分量。當(dāng)變壓器為Y接法時(shí)，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(yīng)電壓就變?yōu)榧忭敳úㄐ巍Ｓ袝r(shí)變壓器雖為YN或ZN接法，電源側(cè)中點(diǎn)絕緣，則這種YN或ZN接法與Y接法相同。變壓器為Y接法時(shí)，一般只適用于配電變壓器，鐵心必須為三相三柱式，對(duì)三相三柱的磁路而言，零序磁通(即3、6、93n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(duì)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(yīng)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(huì)在箱壁內(nèi)產(chǎn)生損耗。另外兩

7、側(cè)夾件不能通過(guò)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(yīng)電流而發(fā)熱，尤其Yyn接法干式變壓器更應(yīng)注意這一現(xiàn)象。其它結(jié)構(gòu)件也要防止對(duì)于零序三次諧波磁通形成短路環(huán)。如果一次側(cè)為Y接法，二次側(cè)為d接法時(shí)，鐵心中零序三次諧波磁通就會(huì)在閉合d接法內(nèi)感應(yīng)出在d接內(nèi)部循環(huán)的三次諧波電流，相當(dāng)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(duì)三相五柱鐵心而言，情況就不同，當(dāng)一次側(cè)為Y接法時(shí)，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(yīng)電壓呈尖頂波波形。這使感應(yīng)電壓為正弦波波形，在繞組中應(yīng)有一繞組接成d接法，如用

8、戶不要求d接法繞組，也要有一個(gè)獨(dú)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(yīng)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(shí)，也可從呈閉合回路的d接法繞組中吸取。三相五柱鐵心結(jié)構(gòu)的變壓器必須有一個(gè)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(dú)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(gè)繞組。Yyn接法配電變壓器中，如負(fù)載也為yn接法，則空載激磁零序三次諧波電流也可在中點(diǎn)與各相內(nèi)流通。有的照明負(fù)載也會(huì)吸取三次諧波電流(有磁路且易飽和的負(fù)載)，因Yyn接法的二次中線負(fù)載電流有限制時(shí)(限

9、制高壓一次側(cè)中點(diǎn)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(yùn)行時(shí)二次感應(yīng)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(wú)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(gè)d接繞組，或二次改為d接。在對(duì)單相變壓器作空載性能試驗(yàn)時(shí)，如電源容量太小，零序三次諧波空載激磁電流會(huì)使發(fā)電機(jī)輸出的電壓波形畸變無(wú)法獲得正弦波波形。但新的國(guó)標(biāo)，對(duì)空載性能試驗(yàn)用發(fā)電機(jī)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(yàn)。故要注意試單相變壓器試驗(yàn)電源的發(fā)電機(jī)容量，要保持發(fā)電機(jī)能輸出正弦波波形

10、的電壓，即使變壓器吸取零序三次諧波空載激磁電流時(shí)也應(yīng)如此，發(fā)電機(jī)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。5 v# 5 K4 b9 2 y# av8 X- W1. Y接法的優(yōu)點(diǎn)： 對(duì)高壓繞組而言最經(jīng)濟(jì)；可以有中性點(diǎn)供利用；允許直接接地或通過(guò)阻抗接地；允許降低中性點(diǎn)的絕緣水平（分級(jí)絕緣）；可在每相中性點(diǎn)處設(shè)置分接頭，分接開(kāi)關(guān)也可設(shè)于中性點(diǎn)；允許接單相負(fù)載，中性點(diǎn)可載流。# S8 p, x: s* N; I s* T) f2. D接法的優(yōu)點(diǎn)： 對(duì)大電流低壓繞組而言最經(jīng)濟(jì)；與Y接繞組配合使用可以降低零序阻抗值。& s& _8 e# S; s+ 3. Z

11、接法的優(yōu)點(diǎn)： 允許中性點(diǎn)載流的負(fù)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(diǎn)；可降低系統(tǒng)中電壓不平衡（系統(tǒng)中三相負(fù)載不平衡時(shí)）；可作多雷地區(qū)使用配電變壓器的一種接法。e& G% i# % L% X0 r8 U1 以上是單一接法的優(yōu)點(diǎn)，一般變壓器至少有兩個(gè)繞組，因此變壓器有幾種接法的組合。1 Z; l o) ?8 B+ w0 $ ! PA. YN yn和O YN（YN自耦接法）9 G F; s, l+ j$ m/ ?零序電流會(huì)在繞組間轉(zhuǎn)換，即高壓與低壓繞組都有零序電流，且能安匝平衡以達(dá)到變壓器有低的零序阻抗，對(duì)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。$ b2 P2 T

12、& g5 7 ?+ w4 O/ Z1 # o: ( SB. YN y和Y yn2 l6 w* z3 f* D1 A6 X( l0 j有中性點(diǎn)引出的繞組中有零序電流，但在另一無(wú)中性點(diǎn)引出的繞組中無(wú)此電流，故零序電流不能安匝平衡，故對(duì)鐵心而言，有一個(gè)激磁零序電流，它受零序激磁阻抗控制，根據(jù)磁路的設(shè)計(jì)，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(duì)地電壓的對(duì)稱會(huì)受到影響，中性點(diǎn)會(huì)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! b1 f/ aC. YN d，D yn，YN y d或YN y+d

13、1 X3 - D9 / ?1 K7 |6 n+d表示此繞組僅作平衡繞組而不接負(fù)載。d表示此繞組既作平衡繞組又可接負(fù)載。在有中性點(diǎn)引出的繞組中有零序電流時(shí)，在角接繞組有補(bǔ)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。1 X# ; c8 q9 w2 n: 2 a/ mD. Y zn 或ZN y6 X9 S4 Q9 J2 z1 C% |- r( |曲折接法繞組中的零序電流會(huì)在每個(gè)鐵心柱上兩個(gè)線圈中作安匝平衡，且有低的零序阻抗。9 m. V2 j# X, D4 G$ F+ H不同接法的組合能否采用與鐵心結(jié)構(gòu)有關(guān)。4 J8 X) R* t+ V% G/ 3 A對(duì)單相鐵心組成的三相組變

14、壓器、三相五柱與殼式三相變壓器都不采用Y yn、YN yn接法。& B! J$ ; ! q三相三柱鐵心變壓器可以采用Y yn、YN yn接法。正序和負(fù)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(guò)外部空間形成回路，磁組很高。當(dāng)電壓中有零序分量時(shí)，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(guān)）。* 7 K8 d# v, p/ d! g+ z+ U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(dǎo)致有尖頂畸變電流。應(yīng)有一個(gè)D接繞組。為什么變壓器極性接法多為Y/-11點(diǎn) 有什么好處目前10kV三相配電變

15、壓器廣泛采用Y，yno結(jié)線（即原表示法的YY012結(jié)線），以其能提供380V和220V兩種電源電壓方便了用戶。但是，國(guó)際上多數(shù)國(guó)家的三相配電變壓器均采用D，yn11結(jié)線（即原表示法的Y011結(jié)線）；它不但保持了輸出兩種電壓的好處，而且具有：降低諧波電流，改善供電正弦波質(zhì)量；零序阻抗小，提高單相短路電流，有利于切除單相接地故障；三相不平衡負(fù)荷情況下能充分利用變壓器容量，同時(shí)降低變壓器損耗等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)福州、保定、上海等變壓器廠已生產(chǎn)D，yn11結(jié)線三相配電變壓器多年。為推廣使用D，yn11結(jié)線配電變壓器，現(xiàn)與Y，yno結(jié)線配電變壓器比較分析如下。 1 改善供電正弦波質(zhì)量 根據(jù)變壓器空載運(yùn)行情況，電

16、源電壓在原繞組中產(chǎn)生勵(lì)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(yīng)電勢(shì)。原繞組的感應(yīng)電勢(shì)和阻抗壓降與電源電壓相平衡。副繞組的感應(yīng)勢(shì)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(lì)磁電流為尖頂波時(shí)磁通為正弦波（見(jiàn)圖1），而勵(lì)磁電流為正弦波時(shí)磁通為平頂波。我們希望感應(yīng)電勢(shì)為正弦波，則必須要有正弦波磁通。這就要求像圖1那樣，勵(lì)磁電流應(yīng)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(duì)三相變壓器來(lái)講，三相尖頂波勵(lì)磁電流中的三次諧波分量組成零序制相量。因?yàn)槿沃C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(jiàn)各相相

17、量組成零序制。Y，yno結(jié)線配電變壓器原繞組的中性點(diǎn)不引出，勵(lì)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(yīng)電勢(shì)為非正弦波，供電電壓波形較差。D，yn11結(jié)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(lì)磁電流為尖頂波而磁通為正弦波，感應(yīng)電勢(shì)和輸出電壓波形較好。再?gòu)母崩@組看，兩者都是yn結(jié)線。當(dāng)三相負(fù)載不平衡而有中性線電流時(shí)，三相不對(duì)稱電流中含有零序分量（其頻率為50HZ），其值為中性線電流的13。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(duì)于D，yn11結(jié)線配電變壓器來(lái)說(shuō)，該零

18、序磁通在主繞組中感應(yīng)零序環(huán)行電流。從電磁感應(yīng)關(guān)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(jiàn)副邊的零序阻抗較小。而對(duì)于Y，yno結(jié)線配電變壓器來(lái)說(shuō)，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(jiàn)副邊的零序阻抗較大。副邊的零序電壓小，改善了各相負(fù)載端電壓偏離220V的程度，這也是D，yn11結(jié)線的好處。2 有利于切除單相接地故障 D，yn11結(jié)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(jié)線配電變壓器出口的單相短路電流為Y，yno結(jié)線配電變壓器出口的單相短路電流的3倍以上。單相

19、接地保護(hù)裝置的動(dòng)作靈敏度相應(yīng)提高，反時(shí)限特性的保護(hù)動(dòng)作時(shí)限縮短。低壓電網(wǎng)接地故障保護(hù)的作用在于保證設(shè)備及線路的熱穩(wěn)定、防止電氣火災(zāi)、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(guān)，需特別注意校驗(yàn)。以下說(shuō)明使用熔斷器作為線路和設(shè)備保護(hù)時(shí)校驗(yàn)方法。我國(guó)新標(biāo)準(zhǔn)低壓配電裝置及線路設(shè)計(jì)規(guī)范（待批）提出：TN系統(tǒng)采用我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品熔斷器作配電線路接地故障保護(hù)時(shí)應(yīng)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(diǎn)直接接地（用T表示），系統(tǒng)內(nèi)外露可導(dǎo)電部分經(jīng)中性線N或另設(shè)的保護(hù)線PE連接到變壓器接地（用N表示），近似于過(guò)去“保護(hù)接零”。附表列出兩種時(shí)限，5S對(duì)應(yīng)于固定式電氣設(shè)備和線路，04S對(duì)應(yīng)于移動(dòng)式和手持式電氣設(shè)備及線路（插座）。熔體額定電流In按回路工作電流或尖峰電流選擇后，要校驗(yàn)IDIn的最小倍數(shù)是否滿足。著眼于人身安全，還要校驗(yàn)接觸電壓Ujc，附表切斷時(shí)間5S要求Ujc 50V，切斷時(shí)間04S要求Ujc90V。 一般Y，yno結(jié)線配電變壓器的零序阻抗達(dá)