变压器的接法

变压器的接法
目前变压器的常用接法有Y与D两种，配电变压器也有采用Z接法。
1. Y接法的优点： 对高压绕组而言最经济；可以有中性点供利用；允许直接接地或通过阻抗接地；允许降低中性点的绝缘水平（分级绝缘）；可在每相中性点处设置分接头，分接开关也可设于中性点；允许接单相负载，中性点可载流。
2. D接法的优点： 对大电流低压绕组而言最经济；与Y接绕组配合使用可以降低零序阻抗值。
3. Z接法的优点： 允许中性点载流的负载且有较低的零序阻抗；可用做接地变压器的接法形成人工中性点；可降低系统中电压不平衡（系统中三相负载不平衡时）；可作多雷地区使用配电变压器的一种接法。
以上是单一接法的优点，一般变压器至少有两个绕组，因此变压器有几种接法的组合。
A. YN yn和O YN（YN自耦接法）
零序电流会在绕组间转换，即高压与低压绕组都有零序电流，且能安匝平衡以达到变压器有低的零序阻抗，对系统变压器而言，必须有一D接平衡绕组与此接法一并采用。
B. YN y和Y yn
有中性点引出的绕组中有零序电流，但在另一无中性点引出的绕组中无此电流，故零序电流不能安匝平衡，故对铁心而言，有一个激磁零序电流，它受零序激磁阻抗控制，根据磁路的设计，这一零序阻抗可以较大（如三相三柱铁心）或特别大（如三相五柱铁心、三相壳式铁心）。相对地电压的对称会受到影响，中性点会偏移，因此，这种接法不能用于三相五柱铁心、单相组成的三相组或三相壳式铁心。
C. YN d，D yn，YN y d或YN y+d
+d表示此绕组仅作平衡绕组而不接负载。d表示此绕组既作平衡绕组又可接负载。在有中性点引出的绕组中有零序电流时，在角接绕组有补偿此电流的循环电流。零序阻抗是很低的，约等于绕组间的正序短路阻抗。
D. Y zn 或ZN y
曲折接法绕组中的零序电流会在每个铁心柱上两个线圈中作安匝平衡，且有低的零序阻抗。
不同接法的组合能否采用与铁心结构有关。
对单相铁心组成的三相组变压器、三相五柱与壳式三相变压器都不采用Y yn、YN yn接法。
三相三柱铁心变压器可以采用Y yn、YN yn接法。正序和负序磁通分量在铁心中可形成回路，而零序磁通从轭到轭通过外部空间形成回路，磁组很高。当电压中有零序分量时，就有较高激磁电流（因零序激磁阻抗较小，但阻抗是非线性的，与零序电压分量有关）。
在单相铁心组成的三相变压器组、三相五柱与各种壳式铁心变压器中零序磁通可在低磁组的旁轭中饱和。饱和后，电感下降，导致有尖顶畸变电流。应有一个D接绕组。

变压器的零序阻抗
变压器运行时，一般有对称运行与不对称运行两类。不对称运行包括事故运行，如单相或两相短路，三相负载不对称，最不对称是单相负载，配电变压器常有这类负载，低压为yn接法时，线与中性点间单相负载就是不对称负载。
三相变压器与单相变压器组成的三相组的不对称三相运行情况与作为磁路的铁心结构与绕组联结组有关。
不对称运行条件包括瞬时故障（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，这些不对称运行会引起：
1. 三相对称电压产生的瞬时或连续性损耗、包括绕组与铁心中损耗；
2. 由于瞬时或连续性的不对称负载电流，尤其通过中性点的电流，会使电压的稳定性受影响，如电压不对称、中性点电压偏移，会产生漏磁及使铁心激磁。
为使变压器能适应不对称运行的要求，某些铁心结构与绕组联结组的配合是不能选用的，
因此必须对不对称运行做一些分析。
在研究不对称运行条件时，先假设：三相具有同步和正弦的电压、电流与三相具有等值的恒定阻抗或导纳相关联，用线性方程式求解，利用对称分量法进行计算。
将电压、电流与阻抗电压分解为正序、负序与零序三个分量。
正序电压与电流是指逆时钟旋转的三个互差120度电气角的对称电压与电流分量，旋转顺序为A、B、C，正常对称负载条件下具有这个正序分量。正序阻抗是正序电流的阻抗。
负序电压与电流是由不对称条件下建立起来的分量，对称运行无此分量，也是逆时钟旋转的三个互差120度电气角的对称电压与电流分量，旋转顺序为A、C、B。负序阻抗是负序电流的阻抗。
零序电压与电流是单相的分量，是不对称条件下建立起来的剩余分量。零序分量是同相位同幅值。零序阻抗是零序电流的阻抗。
正序分量与负序分量在每一瞬间之和都是零，但零序分量之和不是零，在每一相中的幅值为零序分量的三分之一。
各个分量在实际变压器中的特点如下：
A. Y接法（中性点绝缘的星形联结，如10千伏的高压绕组常采用这一接法）因为没有返回的接地导线或中性点引出导线，故系统中两个线电流之和必须等于零，按对称分量分解时，只含有正序与负序电流分量，而无零序电流分量存在。从系统流向角形联结的绕组电流同此。
B. YN接法，中性点接地时有流向地的中性点电流或通过中性点引出导线的电流（如配电系统的四线制），系统的相电流就含有零序分量电流；因零序分量电流在三个相中同相同幅值，零序电流分量为中性点电流的三分之一。
四线制配电系统的线与地间有单相负载时就属于这一条件。对高压输变电系统而言，一般不带任何较大的中性点负载电流，不对称负载一般是指线与线间的负载，可分解为含有负序电流分量，而无零序电流分量。
C. D接法，三相角形联结的三个线电压之和为零，由于它是闭合的联结，所以不会含有零序电压分量。但在角接绕组可有零序循环电流、短路电流的流通，这些电流都是从另一绕组中感应过来的。另一绕组中无零序电流分量，则角接绕组中也无零序电流分量。有了角接绕组后，零序电流分量可以互相平衡、去磁，最后零序电流安匝可以平衡，降低零序阻抗值。
变压器和电抗器都是静止电器，所以具有正序阻抗等于负序阻抗的特性，正序阻抗就是变
压器的阻抗，因此正序阻抗可在出厂试验时测出，零序阻抗决定于磁路形式、绕组的联结、绕组相对位置、漏磁的通道。正序阻抗相同的不同变压器可有不同的零序阻抗。如用优质碳素钢（沸腾钢）制成的波纹油箱与普通碳素钢（镇静钢）制成的平板油箱有不同的零序特性。有些情况下会有非线性的零序阻抗。零序阻抗的测量为特殊试验。
对Y yn联结组而言，在不对称负载时，只有一侧（yn侧）有零序电流分量，所以能在铁心中激磁，当铁心为不同结构时，就有不同的零序激磁阻抗（并联零序阻抗）：
（1） 三相三柱铁心：零序磁通一部分回路是空气，所以磁阻大，相当于并联零序激磁阻抗较为小些，约为60%左右。
（2） 三相五柱铁心、三相壳式铁心、单相铁心组成的三相组铁心：零序磁通可在铁心中形成回路，所以磁阻小，并联零序激磁阻抗很大，有时达10000%，如零序磁通饱和，还会引起电流畸变。零序磁通感应的零序电压分量会使中性点偏移。因此，对Y yn接法而言，不宜采用三相五柱铁心、三相壳式铁心。单相变压器也不采用Y yn接法。
对YN d联结组而言，如在不对称运行时，高压与低压绕组内都可含有零序电流分量，两
者可达到安匝平衡，所以零序磁通很小，零序阻抗为串联阻抗，其值约等于90%~100%的阻抗电压。铁心结构不影响此零序阻抗值。
下面列出一般接法的零序阻抗值。
（1） YN y，三相三柱铁心，高压绕组激磁时零序阻抗典型值为50%；
（2） Y yn ，三相三柱铁心，低压绕组激磁时零序阻抗典型值为60%；
（3） YN yn y，三相三柱铁心，高压绕组激磁时，零序阻抗典型值为a1*Zk（H-M），0.8<a1<1.
（4） YN yn y，三相三柱铁心，中压绕组激磁时，零序阻抗典型值为a2*Zk（H-M），a1< a2<1.
（5） YN yn y，三相五柱铁心，高压或中压绕组激磁时，零序阻抗典型值均为Zk（H-M），但这种接法的高压与中压中性点必须接地，否则，零序电流分量无法互相平衡。
（6） YN d，三相三柱铁心，高压绕组激磁时，零序阻抗典型值为a1*Zk（H-M），0.8<a1<1.
（7） YN d，三相五柱铁心，高压绕组激磁时，零序阻抗典型值为Zk（H-M）.
（8） D yn，三相三柱铁心，低压绕组激磁时，零序阻抗典型值为a2*Zk（H-M），a1< a2<1.
（9） D yn，三相五柱铁心，低压绕组激磁时，零序阻抗典型值为Zk（H-M）.
（10） YN yn d，三相三柱铁心，高压绕组激磁时，零序阻抗典型值为a1[Z1+（Z2//Z3）]，Z1、Z2、Z3分别为高压、中压、低压单一绕组阻抗，如Z1=（Z12+Z13-Z23）/2，Z2//Z3表示Z2与Z3的并联值，Z2//Z3=（Z2*Z3）/（Z2+Z3）。
（11） YN yn d，三相三柱铁心，中压绕组激磁时，零序阻抗典型值为a2[Z2+（Z1//Z3）].
（12） YN yn d，三相五柱铁心，高压绕组激磁时，零序阻抗典型值为Z1+（Z2//Z3）。
（13） YN yn d，三相五柱铁心，中压绕组激磁时，零序阻抗典型值为Z2+（Z1//Z3）。
以上典型值中a1、a2是绕组相对位置的系数，激磁绕组靠近心柱时系数接近于1。
还应注意：零序激磁并联阻抗与对称运行时激磁阻抗的概念是不同的。
当高压与低压绕组中都有零序电流分量时零序并联激磁阻抗较小，而激磁电流是始终存在的，是电压的函数，为非线性，因此，激磁阻抗也是非线性的。