变压器常用连接组别

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广西电力

?445年第2期

关于变压器选型中接线组别应用的探讨

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吴志成，钟玉秋

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（广东省电力设计研究院，广东

广州2）34544

摘要：根据变压器结构、接线组别等对变压器运行参数的影响，分析了发电厂高压起动／备用变压器采用/（双卷变压-6器）、（三绕组变压器）连接组别后是否需要增加稳定绕组的问题，以供工程设备选型参考。/-766

关键词：发电厂；变压器；/-6组别

中图分类号：（）89:4;文献标识码：;>4?44542744>:74:

;引言

目前，在设计和运行的发电厂中，考虑到经济性和系统接地方式的要求，主变压器基本选用三相芯式变压器或三相变压器组结构，接线组别为/；-@高压厂用工作变压器多选用三相芯式，接线组别为，，，；为了配合厂用工作变压A@A)A@7@A)76)66器的相角差，相应起动／备用变压器的接线组别采用，，，/-@/-)/-@7@/-)76)组别。高压厂用66

电系统采用电阻或消弧线圈接地时，高压厂用变压器需采用A，相应起动／备用变压)A)76)组别，66器则采用/，-)/-)7)组别。666

本文分析变压器的结构及磁路情况，探讨发电厂起动／备用变压器在采用/--)接线组别6或/6后是否需要@型接线稳定绕组。

大的三次谐波分量等。

因此，磁路饱和时，正弦的磁通必须由尖顶的励磁电流产生。如果励磁电流仍为正弦，则产生的磁通是平顶波，平顶磁通中含有较大的三次谐波磁通，如果不加以抑制，将产生含有三次谐波的感应电势。同样，相电势也由磁通变化引起，当磁通为正弦时，相电势为正弦函数，若磁通非正弦时，相电势将发生畸变。

可见，为了保证磁通和感应电势为正弦，励磁电流必须为尖顶波，即必须含有三次谐波分量。因此联接组别的接线应当提供三次谐波的流通路径。不同的变压器结构和接线组别将直接影响到变压器的励磁电流波形的变化。

，三!对于/-，/@/D@联结的三相变压器，6

次谐波电流可以通过中线或者在三角形回路中流通，这类连接组别的励磁电流含有三次谐波，其磁通和电势均为正弦波。

"/6连接组别的变压器有以下几种型式：

五柱芯式或壳式变压器一、二次侧均无中线。EF

三次谐波电流没有通路，励磁电流是正弦波，产生的磁通为平顶波，平顶波磁通中含有较大的三次谐波分量，如不能有效抑制，导致感应电势为尖顶波。三相组式变压器的各相磁路独立，三次谐波GF

磁通畅通无阻，也就是说，磁路结构对磁通中的三次谐波没有抑制，所以这种形式的变压器磁通为平顶波，相电势为尖顶波。相电势的幅值比基波幅值大

磁通、电势波形的关系

变压器中的电势由磁通变化引起，当磁通量为正弦时，电势为相位上滞后B的正弦函数。若磁4C通量非正弦时，电势将发生畸变，这是在变压器制造中要避免的。

励磁电流产生磁势，磁势在铁心中产生磁通量。磁通的波形由励磁电流的波形决定，当磁路不饱和时，磁通和励磁电流是直线关系；当磁路饱和时，磁通和励磁电流不是直线关系。正弦的励磁电流产生平顶的磁通，正弦的磁通必须由尖顶的励磁电流产

［］3生。尖顶的励磁电流中除了基波分量外，还有较

收稿日期：；修订日期：?44574;73=?44574574B

万方数据

,%%$年第"期

［］

广西电力

;"

将危及变压器的绝缘。!"#!$%#&，

三柱芯式变压器三相磁路相互关联。由于三’(相的三次谐波磁通同相位，在主磁路上将相互抵销，只有漏磁路上较小的三次谐波磁通留了下来，也就是说，这种磁路结构对三次谐波磁通有较好的抑制作用，所以磁通近似为正弦波。可见中小型三柱芯式)*变压器是可以使用的。但由于三次谐波磁通沿油箱壁闭合，引起附加的涡流损耗，使变压器效率降低和引起局部过热。因此容量大、电压较高的三柱芯式变压器，也不易采用)*连接。

为避免三柱芯式变压器)*接线时出现的问

题，对于高压／大容量电力变压器，常附加一个三角形的第三绕组（稳定绕组），用来提供三次谐波励磁电流的通路，以改善电势波形，其作用类似变压器中有一个+绕组。

!变压器接线组别不同对变压器参数的影

响分析

!("变压器接线组别对系统零序阻抗的影响

不同的变压器铁芯结构与绕组联结组的配合会影响变压器的零序阻抗的大小。表&是参考文献［］提供的几种类型变压器的零序阻抗值。,

表"变压器零序阻抗典型值（相对值）

接线组别

)-*

三相三柱铁芯结构三相五柱铁芯（或壳式）结构

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／!#%).+（0%!&%%12&&,）（2&%%&,）

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/-*12,&,2&,

).-+*［21&22&3,!4］222&3,!4

从表&可见，不同的变压器铁芯结构及绕组连接会影响变压器的零序阻抗。对)-或).**接法的三相三柱铁芯的变压器，零序阻抗约为"%#!而同一接法的三相五柱铁芯的变压器的零序$%#，

阻抗高达&%%%%#。但对).+&&接法变压器而言，不论铁芯为三相三柱还是五柱，其零序阻抗略小于正序阻抗或略小于短路阻抗。

!(#变压器接线组别对变压器零序保护的影响

由于变压器零序阻抗的不同，当发生单相接地故障时，通过变压器的短路电流也发生变化，直接影响变压器接地保护动作。例如某发电厂&台起动／备用变压器接自,变压器参数为：／,%56系统，!%,"

・／7,"869，,,%:;=,&$("#，4%56。单相短路电

流计算结果见表,。

从计算结果看，采用三柱铁芯结构、).7*接*

线组别的（小型）变压器，变压器零序阻抗对通过变压器的单相短路电流影响较大，减少到约).*7*

／，降低变压器零序保护的灵敏度。当3+组别的&4

采用五柱铁芯（或壳式）结构、).7*接线组别的*变压器，变压器零序阻抗对通过变压器的单相短路电流影响更大，减少到约)／，.73+组别的&$&,**

变压器零序保护可能无法判断。因此，对三相五柱变压器宜采用+接绕组，以作为零序电流的通道。

另外，对于)-接法三相三柱铁芯变压器中，*零序阻抗是非线性的。零序阻-中零序电流越大，*抗越小；变压器容量越大，零序阻抗的欧姆值越小。

即零序阻抗与零/-接法的零序阻抗则是线性的，*

序电流大小无关。

表#单相短路电流计算表

三柱铁芯结构

接线组别

起备变支路#／59

).73+**).7**

%(0;%(4,

短路电流差值倍数

4(%$&

起备变支路#／59

%(0;%(%%&$

短路电流差值倍数

$&,("&

五柱铁芯结构（或壳式）

!(!变压器接线组别对绝缘水平的影响

电力系统的零序阻抗决定了变压器中性点绝缘

［］4水平，而系统零序阻抗与变压器零序阻抗有关，

点绝缘水平。

对于系统最高工作电压"?为&,$56和,",接地系数";要56中性点有效接地系统而言，%#，

求零序电抗$%与正序电抗$&的关系是$%=%$&

万方数据而其零序电抗的大小将影响到电力系统变压器中性

%(

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+&&(年第1期

［］"（）。电力系统变压器的高压绕组一般!!!!"为#在运行时#$接法，$的中性点可接地也可不引起较大的机械力；增加；$涌流会大于空载电流，

引起结构件中%过激磁时杂散磁通会离开主磁路，

附加损耗；&铁芯的温升会增加；’过激磁的同时还

伴有过电压（绝缘结构应能承受住这一过电压）。

因此，选用#要使得变压3接法的变压器时，2器能具有更高的过激磁能力，势必增加变压器制造成本，且运行效率也低。

!/$变压器接线组别对空载电流谐波分量的影响

从上面的分析结果来看，为保持正弦波波形的磁通与感应电压，变压器的接法应使绕组能从电源吸取空载激磁电流的谐波分量。当变压器为#接法时，就不能从电源吸取空载激磁电流的谐波分量，磁路中磁通将为平顶波波形，感应电压就变为尖顶波波形。有些变压器虽为#但电源侧中性$接法，点不接地运行时情况也与#接法相同。

对三相三柱的磁路而言，零序磁通（、、……""(5&次谐波）不能在磁路内形成回路，而必须在空气中或油箱的箱壁内构成回路，这时磁阻较大，因此零序三次谐波磁通不大。对配电变压器而言，这一零序磁

［］通只占基波磁通的1即使低压也为星形’左右!，

接地，中性点接地的变压器台数应使电力系统的接地系数!%此时，不接地的#&’，$中性点电压为：

，当"&#"即中性点绝缘水平"!时，$$#&

应按此电压作绝缘配合。例如：当$)*!+(,-时，$$*."/0,-；$)*+1+,-时，$$*%0/.则计算结果变为,-。可见若将"&增大到!&"!，

当$)#!+(,-时，$$#(&%.

若"&远大于,-；$)#+1+,-时，$$#!+!,-。

中性点绝缘水平等同于相电压。"!，$

$#-，

无零序回路，在系统#$接法中性点不接地时，

发生单相接地故障时，健全相的电压为&此/%$)，时&/%为接地系数。

对$)!0+/1,-的中性点绝缘系统，"&$中性点绝缘水平采用线端绝缘水平，比中性点""!，

有效接地系统的中性点绝缘水平要高。

综上分析，为配合变压器绝缘设计，在变压器接$$*&/

%法与铁芯结构选择时，应限制零序阻抗大小。!/"变压器接线组别对不平衡能力的影响

对于三相变压器和由单相变压器组成的三相变压器组，其不对称三相运行情况与铁芯结构、绕组的连接组有关。变压器的不对称运行条件包括瞬间故障（如单相接地）、瞬间干扰（如三相涌流具有不同的瞬时值）与不对称连续负载，这些不对称运行方式会在变压器内部产生损耗（包括绕组与铁芯中损耗）；由于瞬时或连续性的不对称负载电流产生电压不对称和中性点电压偏移，引起漏磁通并使铁芯激磁。

当#若负载不平3时，3变压器的负载接成22衡，则在变压器负载侧中性点有电流流过，为使中性点电位的偏移不超过1此电流要小于+’，1’额定

［］.电流。中性点电位偏移程度还与零序阻抗有关，

接法，感应电压还是接近于正弦波波形。但是零序三次谐波磁通会在箱壁内产生附加损耗，造成变压器发热。另外两侧夹件通过铁轭螺杆形成短路，会导致三次谐波磁通在短路环内感应电流而发热，尤其#3接法干式变压器更应注意这一现象。其它2结构件也要防止零序三次谐波磁通形成短路环。因此，对于采用#接法的变压器，一般只适用于配电变压器，且铁芯必须为三相三柱式。

如果一次侧为#接法，二次侧为6接法绕组，铁芯中零序三次谐波磁通就会在闭合6接法绕组内感应出在其内部循环的三次谐波电流，相当于空载激磁电流从6接法绕组内吸取零序三次谐波空载激磁电流分量。此电流产生的三次谐波磁通抵消原有三次谐波磁通，最终保持正弦波波形磁通。

对三相五柱铁芯而言，情况就不同，当一次侧为零序三次谐波磁通能在旁轭中成回路。#接法时，

由于磁阻小，磁通就呈平顶波波形，感应电压呈尖顶波波形。为使感应电压为正弦波波形，在绕组中应有一绕组接成6接法，如无二次侧6接法绕组，也要有一个独立的6接法绕组以提供空载激磁电流的零序三次谐波分量。因此，对大中型变压器而言，为获得正弦波波形的感应电压，如不能从电源获得空载激磁电流的零序三次谐波分量时，也可从其闭合回路的6接法绕组中吸取。三相五柱铁芯结构的变压

零序阻抗越小，中性点电位偏移就越少，对负载不平衡的允许程度就大。因此，若变压器负荷侧有不平衡负荷时，宜采用43接法的变压器。2!/#变压器接线组别对变压器激磁能力的影响

对三相三柱式铁芯采用#由3接法的变压器，2于负载不平衡引起中性点电压偏移，此时在变压器

［］!铁芯中易产生过激磁现象。铁芯中产生过激磁

时会对变压器产生如下影响：!空载损耗增加；"变

万方数据#空载电流中高次谐波含量压器的噪声水平增加；

+&&1年第’期

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-A

器必须有一个提供零序三次谐波空载激磁电流的!接法绕组，此!接绕组可同时输出功率。

对于采用"则空载激磁$接法的配电变压器，#零序三次谐波电流也可在中性线与各相内流通，且"$接法的变压器对二次侧中中性线的电流是有限#制的。

采用三相三柱铁芯结构时，可以采用"但$接法，#此变压器运行效率低，变压器的过激磁能力也弱，因此条件允许时，应优先考虑采用"3!接法。

对电压高的大中型变压器采用三相三柱铁芯结构时，宜用"若采用三相五柱式铁芯结构3!接法；或单相变压器组时，不能采用"需用带!$接法，#绕组的接法。

单机容量2／&&56及以上机组的发电厂起动备用变压器，当采用"宜增加一个3$接线组别时，#!附加绕组。

参考文献

［］叶东/《电机学》［5］天津：天津科学技术出版社，%/%77’/［］8／《，电力变压器应用导则》［=］+9:%2;77?%1%／《，电力变压器运行规程》［=］;@:’A+

!变压器的经济分析

通过调研，我们掌握了国内几家变压器制造厂有关容量为%・电压为+&&&&!’&&&&()*，+&,-／.%/+’01/2()的三相双卷变压器及分裂变压器

采用"在3$和"3$4!组别的技术参数及价格，##同容量条件下，采用"3$4!组别增加平衡绕组后#变压器价格增加约’重量增加%0!%&0，&0左右。一次投资增加不多，但可提高变压器运行效率，减少变压器损耗。从长远看对变压器运行有利。

"结论

对电压较低（的中小型变压器，%%&()及以下）

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（上接第-2页）

表"用图#、图$、图%&的接线法测量’’%，(所得的结果

测试方法按图7的接线方式按图%&的接线方式按图A的接线方式

测试部位G%G+GG%，+

实测介损及电容量额定电容量

／CB／误差D0!C!／FEB%+’--&A&77A&

&/%&’&/%%’&/%&7

%+12-&777&

合格合格合格

、图%以减少测量的工作7&中所示的接线方式进行，

量。

#对于++&()的G):的测量应保证顶部高压接线处接地，这样做的好处是能够屏蔽外来电场干扰的影响，保证试验的精确度，以避开工作中的危险点。

$由于自激法存在回路谐振的问题及G):的二次绕组的通流容量的问题，容易造成G):的损坏，并且由于各种干扰问题会造成试验结果的误差，建议淘汰这种试验方法；同时普通的正接法测量也应该淘汰。

%对于不同类型的电容式电压互感器测法有所不同，部分G):的变压器一次绕组末端I@在并且没有中G):的内部接地而未在外部有断开点，间插头引出，在这种情况下，以上改进的接线方法就不太适用，只能采用测量精度不高的自激法来进行测量，其试验电压不应超过+()。

参考文献

］宋守龙/电容分压器的电容及介损测量［］电力电容［%?/

器，（，）：+&&+;1’!1A/［］广西电网公司/／《，变电设备预防+H8I>%+1/&+

从中，我们可以看到，试验的结果准确的。这样做和++&()G):的试验方法的好处是一样的，这两种的接线形式由于高压端在测量的过程中一直处于接地的状态，因此可以不需要拆除高压端的接线，因此能够起到减少劳动强度，减轻工作量，提高试验精度的作用。

"结语

"南宁供电局网区内%%&()的G):无论有

无中压端子引出，测量电容器的介损和电容量时，应全部采用正接法直接测量总的电容量，这样做能够保证试验的精度，并且通过年度间试验结果的对比以便发现问题。如果是采用南方电网公司颁布的／《电力设备预防性试验规程》的HG=8%&&&A

万方数据地区，在测量电容器的介损和电容量时，应采用图