Трехфазные трансформаторы схемы и группы соединения обмоток: Группы соединений обмоток трансформаторов

Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов

Стандартами установлены условное графическое изображение обмоток, схем их соединения между собой и буквенные обозначения (рис. 1, а, б, в).
Начала фазных обмоток ВН трехфазных трансформаторов обозначают прописными латинскими буквами А, В, С, концы — буквами X, Y, Z. Чередование фаз А, В, С принято считать слева направо, если смотреть на трансформатор со стороны отводов ВН. Начала обмоток НН обозначают строчными латинскими буквами. a, b, с, концы — буквами, х, у, z.
Для трехобмоточных трансформаторов начала обмоток среднего напряжения СН обозначают буквами Ат, Вт, Ст, концы — буквами Хт,
Начала и концы обмоток однофазных трансформаторов обозначают так же, как обмотки первых фаз трехфазных трансформаторов: А—X, Ат—Хт, а—х.
Обмотки, размещенные на стержнях двухстержневой магнитной системы однофазного трансформатора, могут быть соединены параллельно или последовательно. Однако при этом учитывают направление намотки витков обмоток и магнитного поля, которое в стержнях возбужденной магнитной системы направлено противоположно. Если, например, первичной обмоткой является обмотка ВН и подведенным к ней напряжением возбуждена магнитная система, то для получения удвоенной эдс (напряжения) на зажимах а—х последовательно соединенных обмоток направление намотки витков в каждой обмотке должно быть одинаковым и они должны быть соединены по схеме, изображенной на рис. 1, а, а при обмотках с разным направлением намотки витков — по схеме рис. 1,6. При параллельном соединении обмоток с разнонаправленными витками для получения на зажимах а—х эдс (напряжения), индуцированной в одной обмотке, соединение должно быть выполнено по схеме рис. 1, в, а с одинаковым направлением намотки — по схеме рис. 2, г.

Рис. 1. Графическое изображение и буквенное обозначение начал и концов фазных обмоток трехфазного трансформатора: а — обмоток ВН, б — обмоток СН, в — обмоток НН

Если при указанных направлениях намотки витков обмоток схемы с последовательным или параллельным соединением (ошибочно) поменять местами, то результирующее напряжение (эдс) на зажимах а—х будет равно нулю. Такой же результат получится, если схемы соединения оставить без изменения, а на одном из стержней в обмотке изменить направление намотки витков на противоположное. Отсюда следует, что при сборке схемы трансформатора следует внимательно проверять правильность намотки витков обмоток и соответствие их стержням.

Рис. 2. Возможные схемы соединения обмоток    Рис. 3. Обмотки левой (а) одного из напряжений однофазного трансформатора  и правой (б) намоток (а, б, в, г)

Для исключения ошибок обмотки трансформаторов подразделяют по направлению на левые и правые.
Левыми называют обмотки, у которых обход витков от начала обмотки идет против часовой стрелки, если смотреть на нее сверху, правыми — по часовой стрелке (рис. 3).
При сборке схем обмоток трансформатора большое значение придается не только получению результирующего напряжения
на его зажимах, но и направлению векторов напряжений первичной и вторичной обмоток, определяющих группу соединения трансформатора, которая является одним из условий возможности включения трансформатора на параллельную работу с другим трансформатором.
Стандартом предусмотрены группы соединений обмоток трансформаторов: нулевая (0) и 11-я.

Таблица  1 Схема и группа соединения обмоток однофазного двухобмоточного трансформатора

За единицу группы принят угол смещения вектора линейного напряжения обмотки НН относительно соответствующего вектора линейного напряжения обмотки ВН, равный 30°. Смещение отсчитывают от вектора линейного напряжения ВН по часовой стрелке. Группа 0 обозначает совпадение векторов линейных напряжений обмоток НН и ВН, а группа 11 —смещение их на 330° (11X30°). В однофазных трансформаторах группу определяет смещение векторов фазных напряжений.
Получение той или иной группы зависит от направления намотки и схемы соединения обмоток, последовательности соединения фазных обмоток и чередования фаз при сборке схем. При этом большое значение придается направлению намотки обмоток, так как от этого зависит направление эдс, индуцированной в обмотке.
В табл. 1 показано обозначение схемы стандартной — нулевой группы соединения обмоток однофазных двухобмоточных трансформаторов.
Ранее применяемую группу 6 в трансформаторах пересоединяют в нулевую; для этого достаточно обмотки одного из напряжений одного направления заменить на обмотки другого направления, например правые на левые, или перемаркировать их — начало обмотки считать концом, конец — началом.
Фазные обмотки трехфазных трансформаторов (рис. 8) могут быть соединены в звезду — Y , треугольник — А, или зигзаг — эти схемы в тексте обозначают соответственно буквами Y, Д и Z.
Схема соединения в звезду получается, если концы фазных обмоток, например ВН, X, Y, Z трехфазной системы токов, соединить гальванически между собой (рис. 3).
Фазные напряжения Uao, Ubo и UCo обмоток возбужденной магнитной системы (диаграмма справа) определяются разностью
потенциалов между их началами и концами. На векторной диаграмме рисунка они изображены тремя отрезками ЛО, 50 и СО под углом 120° друг к другу, основываясь на том, что в трехфазной симметричной системе токов переменные эдс, токи и напряжения сдвинуты по фазе (времени) на угол 120°. Потенциал точки гальванического соединения концов фазных обмоток равен нулю; ее принято называть нейтралью и обозначать буквой н или 0. Исходящие из нейтрали векторы фазных напряжений (эдс) как бы образуют трехлучевую звезду, отсюда и название схемы — «звезда». Если от нейтрали сделано ответвление проводником, имеющим наружный зажим, то на векторных диаграммах ее обозначают кружком, а на схемах — буквой О (см. рис. 4).

Рис.  3,   Соединение   фазных обмоток в звезду и векторная диаграмма их напряжений

Рис. 4. Соединение фазных обмоток в треугольник и векторная диаграмма их напряжений: а — а—у, b—2, с—х; b — a—z, b—x, с—у
Линейные (междуфазные) напряжения UA, UB и Uc обмоток (рис. 3) определяются разностью потенциалов между началами соответствующих фазных обмоток или, что то же самое, геометрической разностью векторов фазных напряжений; они в ѵ3 раза больше фазных — это легко доказывается математически и геометрическим построением.
Схему соединения в треугольник можно получить двумя способами: соединением фазных обмоток, например НН, в последовательности а—у, b—z, с—х (рис. 4, а) или а—г9. b—х, с—у (рис. 4,6). Как видно на диаграммах, разница в соединениях приводит к изменению направлений векторов линейных напряжений (в треугольнике они же и фазные) на 180°. Это обстоятельство имеет существенное значение для получения требуемой группы в трехфазных трансформаторах.
Получение нулевой группы при соединении первичных и вторичных обмоток трансформатора в звезду, показано на рис. 4, а, при этом имеется в виду, что обмотки ВН и НН одного направления.
На векторных диаграммах стрелками обозначены векторы фазных и линейных напряжений, обмоток ВН и НН, на третьей диаграмме (рисунок справа)—векторы линейных напряжений, для примера, фаз В и b при условном совмещении точек А и а диаграмм «звезд». Совпадение их направлений указывает на нулевую группу.

Рис. 5. Схемы и группы соединений обмоток трехфазного двухобмоточного трансформатора: а — соединение звезда — звезда в нулевую   группу;   б — соединение   звезда — треугольник в одиннадцатую группу

Получение группы 11 при соединении обмоток ВН в звезду, а НН в треугольник показано на рис. 5, б. На диаграммах видно, что векторы линейных напряжений обмоток ВН и НН сдвинуты друг относительно друга по фазе на 330°, это указывает на то, что трансформатор имеет группу 11. В условном обозначении схемы (рис. 5, а) индекс «Н» указывает на то, что от нейтрали сделано ответвление (отвод проводником) на внешний зажим. Построением векторных диаграмм по аналогии можно показать получение групп и схем при соединении фазных обмоток в зигзаг (табл. 2).
Исходя из приведенных пояснений и рисунков следует, что при одних и тех же схемах соединения обмоток можно получать разные группы: при схеме звезда — звезда с нулевой группой легко образуется группа 6; для этого достаточно у обмоток ВН или НН сделать перемаркировку начал и концов, или скажем для примера, обмотки левого направления поменять на правые; при схеме звезда — треугольник с группой 11 получается группа
5, если соединение фазных обмоток треугольника в последовательности а—у; b—z\ с—х заменить соединением а—z\ b—х; с—у, а концы х, yf z перемаркировать в «начала» — а, b, с.

Аналогичным пересоединением обмоток можно перейти с группы 5 на 11. Заметим, что группы 6 и 5 устарели, однако часть трансформаторов с этими группами еще имеется в эксплуатации, и при ремонтах их следует пересоединять в стандартные группы.

Таблица 2. Схемы соединения обмоток, векторные диаграммы напряжений и условные обозначения трехфазных двухобмоточных силовых трансформаторов общего назначения (ГОСТ 11677-85)

Комбинирование направления намотки обмоток, чередования фаз, последовательности соединения начала и концов обмоток при сборке схем позволяет получить двенадцать групп соединения. Чтобы исключить ошибки, соединению обмоток для получения требуемых схем и групп уделяют особое внимание.
Группы соединения обмоток параллельно работающих трансформаторов должны быть одинаковыми. Включение на параллельную работу трансформаторов с разными группами недопустимо, так как это приводит к большим уравнительным токам.
Приведенные выкладки в равной степени относятся к трехобмоточным трансформаторам, автотрансформаторам и трансформаторам специального назначения.

Группы соединений обмоток трансформатора | Конструктивные схемы и назначение основных элементов трансформатора

Деталі

Категорія: Теорія

Сторінка 6 із 11

Группы соединений обмоток трансформаторов определяются и характеризуются взаимным угловым смещением линейных векторов ЭДС в обмотках ВН, СН и НН. Смещение этих векторов определяется схемой соединения обмоток в звезду или треугольник и направлением их намотки. Соединяя обмотки ВН, СН и НН по этим схемам и изменяя направления их намотки, получают различные группы соединения обмоток трансформаторов. При различных соединениях обмоток в звезду и треугольник можно получить 12 различных углов сдвига фаз линейных ЭДС от 0 до 330° через каждые 30°, т.е. получить 12 различных групп.
Для определения угла сдвига фаз удобно пользоваться часовым обозначением — стандартным. Часовое обозначение векторов ЭДС заключается в следующем: вектор линейной ЭДС обмотки ВН изображается на часовом циферблате минутной стрелкой и всегда устанавливается на 0 (12) ч, а вектор линейной ЭДС обмотки СН (трехобмоточного трансформатора) или НН изображается часовой стрелкой и указывает группу в часовом обозначении.
В условном обозначении группы соединения обмоток трансформаторов первая буква указывает соединение обмотки ВН, а буквы через косую определяют соединение обмотки НН для дву-хобмоточного (например, Г„/Д) или соединение обмоток СН и НН для трехобмоточного трансформатора (например, YJYJjy, где YH — звезда с нейтралью), цифры указанные через тире характеризуют угол сдвига фаз линейных ЭДС в часовом обозначении (для двухобмоточного трансформатора пишут одну цифру, а для трехобмоточного — две: первая — группа соединения между обмотками ВН и СН, вторая — между обмотками ВН и НН).
Группа обозначается на заводском щитке трансформатора. Но если к одному из двух параллельных трансформаторов с одинаковыми группами соединений подключить фазы сети не в соответствии с обозначением фаз на вводах трансформатора, то вторичное напряжение будет иметь различный сдвиг фаз. Циклическим перемещением фаз на вводах можно получить для одного и того же трансформатора три различные группы соединений.
Стандартные схемы и группы соединения обмоток ВН, СН и НН трансформаторов приведены на рис. 2.19… 2.27.

Рис. 2.19. Схемы и группы соединения обмоток трехфазных двухобмоточных трансформаторов

Группы, отличные от стандартных, можно получить соединением однофазных трансформаторов в трехфазные группы при изменении начал и концов обмоток.

понятие, схемы и таблицы, чем определяется

Автор Andrey Ku На чтение 8 мин Опубликовано 13.08.2019

Любой трансформатор, за исключением автотрансформатора, имеет минимум две обмотки: высокого и низкого напряжений. Также у трехфазных устройств каждая из обмоток состоит из трех частей (по числу фаз). Большое количество частей дает возможность множества вариантов включения. Чтобы избежать путаницы, все группы соединения обмоток трансформатора для трехфазных устройств стандартизированы и приведены к единой системе для безошибочного подключения устройств и возможности параллельной работы.

Понятие группы соединение обмоток трехфазного трансформатора

В трехфазных сетях используется два вида соединений: звезда и треугольник. При изготовлении  конструкций может показаться, что существует всего четыре вида расположения обмоток:

1. Звезда-звезда.
2. Звезда-треугольник.
3. Треугольник-звезда.
4. Треугольник-треугольник.

На деле все обстоит сложнее, поскольку в каждом виде соединений (звезде или треугольники) части обмоток могут быть соединены по-разному. В качестве примера можно привести обычных двухобмоточный трансформатор. Если у такого устройства совпадают начала и концы обмоток, то сдвиг фаз будет равен 0. Разворот одной из обмоток даст сдвиг фаз 180⁰.

Также встречаются z-образные соединения обмоток (зигзаг). В таких конструкциях каждая из обмоток состоит из двух частей, расположенных на различных стержнях магнитопровода трансформатора.

Трехфазная сеть характеризуется сдвигом фаз одна относительно другой на 120⁰. Поэтому всего насчитывается 12 групп соединения. Каждая группа характеризуется определенным сдвигом одноименных фаз на входе и выходе трансформатора.

Условные обозначения и расшифровка

Группы маркируются числами от 0 до 11. Для удобства и стандартизации принято следующее:

• однотипные соединения (∆/∆, Y/Y) имеют четные номера;
• разнотипные соединения (∆/Y, Y/∆) – нечетные.

Трехфазные трансформаторы выполняются на стержневых магнитопроводах. Каждая из фаз располагается на отдельном стержне. Это во многом упрощает дальнейшую работу и согласование устройств между собой.

Если у трансформатора одинаковые фазы намотаны на одних стержнях, то группы соединений при этом называются основными (0, 6, 11, 5). Остальные группы – производные.

Так как минимальный сдвиг фаз может составлять 30⁰, то количество вариантов равно 12, что соответствует положениям стрелок часов. 0-е и 12-е положения совпадают.  На основании этого говорят, что номер группы совпадает с положением часовой и минутной стрелок. Сдвиг фаз вычисляется просто:

Номер группы*30⁰.

Приняты следующие обозначения на электросхемах и устройствах:

• Y, У – звезда;
• Yн, Ун – звезда на стороне низкого напряжения;
• Yо, Уо – звезда с нулевой точкой;
• ∆, Д, D – треугольник;
• ∆н, Дн, Dн – треугольник на стороне низкого напряжения.

Пример маркировки двухобмоточного трансформатора:

• ∆/Yн – 11. Первичная обмотка треугольник, вторичная (понижающая) звезда. Сдвиг фаз 330⁰;
• Y/Yо -0. Обе обмотки соединены звездой, вторичная с выведенной нулевой точкой. Сдвиг фаз отсутствует.

Также на электрических схемах обмотки высокого напряжения (ВН) обозначают символами:

• A,B, C – начало обмотки;
• X, Y, Z – конец обмотки.

Аналогично для стороны низкого напряжения:

Подобным образом маркируются многообмоточные устройства, например:

Yо/Y/∆ – 0 – 11.

Вместо нулевой группы может указываться двенадцатая, что совершенно равнозначно.

Как строятся векторные диаграммы

При построении векторных диаграмм надо запомнить правило, что сдвиг фаз меду фазами равняется 120⁰, то есть, при равенстве напряжений, концы векторов всегда будут образовывать равносторонний треугольник.

Наиболее просто составляется диаграмм для соединения звезда. В центре диаграммы ставится точка, которая соответствует объединенным концам обмоток. Из центра под углами 120⁰ проводятся векторы фаз. Вертикально проводят вектор средней фазы.

Для треугольника начерно проводят линию, параллельную соответствующей фазы звезды, а от ее концов, соответственно, подсоединенные к ней оставшиеся две фазы. Должно соблюдаться условие – все стороны треугольника должны быть параллельны соответствующим фазам звезды. Искомыми векторами будут проведенные линии из центра треугольника к его вершинам.

Векторные диаграммы рисуются для высокой и низкой сторон, а затем совмещаются с единым центром. Угол между одинаковыми фазами будет показывать номер группы соединения, выраженный в часах.

Отсчет нужно брать от вектора высокого напряжения к низкому.

Таблица групп соединений

В таблице ниже представлены обозначения групп соединения и чередование фаз низкой и высокой сторон.

Определение методом гальванометра

Существует несколько способов определить правильность подсоединения обмоток. Самый простой способ – использование вольтметра магнитоэлектрической системы. Его еще называют методом постоянного тока.

Для этого к концам проверяемой обмотки подключают измерительный прибор, а на другую обмотку подают постоянное напряжение. Отклонение стрелки в момент  замыкания ключа покажет полярность подключения обмотки. Такие действия производятся для каждой обмотки.

Также можно воспользоваться простым вольтметром при подключении переменного напряжения. Для этого на одну из обмоток подают пониженное переменное напряжение, а остальные две обмотки соединяют последовательно и  подключают к вольтметру. Отсутствие или слишком малые показания говорят о том, что обмотки включены встречно.

Проверка

Если известен коэффициент трансформации, то при помощи вольтметра можно определить номер основной группы соединения. Для этой цели подают напряжение на концы А и а или x и y и измеряют напряжения на выводах В-в и С-с при соединении звездой или B-y и C-z при соединении треугольником. Для проверки используют следующие соотношения:

U_Bb = U_Cc = U_Aa(k-1)                                              Группа  Y/Y-0

U_By = U_Cz = U_xy(k+1)                                                       Y/Y-6

U_Bb = U_Cc = U_Aa(√(1-√3k+k²))                                     Y/∆-11

U_By = U_Cz = U_xy(√(1+√3k+k²))                                     Y/∆-5

Для исключения повреждения оборудования,  возникновения аварийных ситуаций и травмирования, все измерения следует производить при низком напряжении, не включая оборудование в основную сеть предприятия.

Примеры групповых соединений обмоток

Государственным стандартом предусмотрены только две группы соединения обмоток:

1. Y/Y-0 или ∆/∆-0
2. Y/∆-11 и ∆/Y-11

Жесткая стандартизация позволяет исключить аварии и повреждения в результате неправильных подключений. К тому же, для трансформаторов одинаковой мощности и коэффициента трансформации становится возможным параллельное включение устройств.

Остальное количество соединений используется крайне редко в отдельных случаях при невозможности использования стандартного варианта.

Тип подключения должен быть оговорен в сопроводительной документации и продублирован на шильдике устройства.

Ошибочные обозначения

Ошибочные включения возникают при несоблюдении правил подключения концов. Это происходит в результате неправильной намотки или неправильном обозначении. В результате при включении устройства в трехфазную сеть, обмотки, включенные встречно, компенсируют магнитные потоки друг у друга, поэтому через них начинает протекать ток, ограниченный лишь активным сопротивлением обмоточного провода, что равносильно короткому замыканию.

Чтобы исключить случаи неправильного включения, рекомендуется после ремонта оборудования или перед включением неизвестных устройств тщательно проверить фазировку каждой обмотки несколькими методами для исключения возможных ошибок.

Уменьшить вероятность ошибки поможет предварительный расчет напряжений для измерений по методу вольтметра. Полученные данные служат ориентировочными значениями, на которые нужно обращать внимание при проведении последующих измерений.

Группы соединений обмоток трансформаторов

Между первичной и вторичной э. д. с. трансформатора, включенного под напряжение, может быть угол сдвига, который в общем случае зависит от схемы соединения и направления намотки обмоток, а также от обозначения (маркировки) зажимов.
Число сочетаний схем соединений У и Д может быть не более четырех: У/У, У/Д, Д/Д и Д/У, но, принимая во внимание возможность намотки обмоток на магнитопроводе в разных направлениях, случайное и преднамеренное изменение маркировки зажимов, а также соединение фазных обмоток в треугольник в ином чередовании, число схем включений трансформатора значительно возрастает. Приведем примеры. У каждой обмотки есть начало и конец. И хотя эти понятия условны, они имеют прямое отношение к действующей в обмотке э. д. с. Если у одной из обмоток поменять обозначения начала и конца (рис. 1), то, принимая ориентацию э. д. с. по отношению к новому началу прежней (от х к а), необходимо считать вектор э. д. с. повернутым на 180°. К такому же результату приводит и изменение направления намотки обмоток. В обмотках с односторонней намоткой (витки обеих обмоток идут от начал в правую или левую сторону) э. д. с. совпадают по направлению, при разносторонней намотке — сдвинуты на 180°.

Рис. 1. Изменение на 180° фазы наведенной э. д. с. при перемене обозначений зажимов. а — фазы э.д.с. ЕА и Еа совпадают; б — э.д.с, ЕА и Еа находятся в противофазе.

На рис. 2, а показано соединение фазных обмоток треугольником в стандартном порядке: а — у; b — z: с — х. Если обмотки соединить в порядке а — z: с — у; Ь — х (рис. 2,6), то векторы линейных э. д. с. НН смещаются по отношению друг к другу на 60° (рис. 2, в).
Чтобы упорядочить все многообразие схем соединений обмоток трансформаторов, введено понятие о группе соединений, характеризующее угловое смещение векторов линейных э. д. с. вторичных обмоток относительно одноименных векторов линейных э. д. с. обмотки ВН, независимо от того, является ли трансформатор понижающим или повышающим. Группа соединений обозначается числом, которое при умножении на 30° дает угол отставания вектора э. д. с. вторичной обмотки. Если, например, схема и группа соединений трансформатора обозначена У/Д-11, то смещение векторов линейных э.д.с. равно 330°.

Рис. 2. Два варианта схем соединения фазных обмоток НН треугольником.

В ГОСТ предусмотрены две группы соединения обмоток трехфазных двухобмоточных трансформаторов: 0 и 11. Практически могут встретиться 12 групп и, кроме того, такие соединения, которые вообще
не могут быть отнесены к какой-либо определенной группе. Заметим, что нестандартные группы могут быть получены ошибочно при монтаже и ремонте оборудования без вскрытия трансформатора и пересоединения его обмоток. Для этого достаточно, например, перекрасить шины фаз или перемаркировать обозначения выводов. Типичными являются следующие случаи. При перемещении
обозначений выводов фаз (циклическая перемаркировка фаз), когда по кругу меняются местами надписи на выводах трех фаз на стороне ВН или НН (рис. 3), группа соединений каждый раз изменяется на 4 или 8 угловых единиц. Так, при подсоединении трансформатора зажим фазы b может ошибочно оказаться подсоединенным к сборной шине фазы а, зажим фазы с — к шине фазы b и т. д. Такое подсоединение равносильно перемаркировке фаз и влечет за собой изменение исходной группы трансформатора на 4 единицы. Действительно, построение и совмещение векторных диаграмм (рис. 4) показывает что векторы повернуты на 120°, или на 4 единицы.

Рис. 3. Циклическая перемаркировка фаз обмотки в стандартной схеме У/У-О.

Рис.4. Циклическая перемаркировка фаз при ошибочном монтаже ошиновки.
Обозначение фаз НН, соответствующее группе У/У-0 показано в скобках.

Перестановка обозначений двух фаз на стороне ВН и одновременно НН (двойная перемаркировка) у трансформатора, имеющего нечетную группу соединений, вызывает угловое смещение векторов э.д. с. вторичной обмотки относительно их первоначального положения на 60 или 300°. Величина угла зависит от того, какие две фазы на стороне ВН, а также на стороне НН перемещаются — одноименные или разноименные. На рис. 5 показано, что достаточно поменять местами соединительные шины двух фаз А и С на стороне ВН и тех же фаз на стороне НН, как группа 11 перейдет в группу 1, а при перемене мест фаз А и С и одновременно b и c группа 11 превращается в 9.

Рис. 5. Двойная перемаркировка фаз при ошибочном монтаже ошиновки на стороне ВН и НН.
а — исходная группа У/Д-11; б — перемаркировка одноименных фаз А и С; а и с; в — перемаркировка разноименных фаз А и С; b и с.

Наиболее вероятен в эксплуатационной практике случай перекрещивания шин только двух фаз на какой-нибудь одной стороне (ВН или НН), например фаз b и с. При этом изменяется порядок чередования фаз. Вместо а — 6 — с порядок чередования будет а — с — b (рис. 6), и углы сдвига фаз одноименных э.д.с. обмоток ВН и НН будут неодинаковы: jАа = 0°; jBb = 120°; jСс = 240°. Это обстоятельство не позволяет отнести трансформатор к определенной группе соединений.

Рис. 6. Ошибочное обозначение выводов двух фаз.

Одним из основных условий параллельной работы трансформаторов является тождественность групп соединений их обмоток, что устанавливается по паспортным данным или специальными измерениями. Но даже при одинаковых группах перед первым включением в работу (после монтажа или капитального ремонта со сменой обмоток, отсоединением кабелей и пр.) трансформатор фазируют с сетью, так как на зажимах включающего аппарата (выключателя, отделителя, рубильника) может появиться сдвиг фаз в результате неправильного присоединения токоведущих частей к аппаратам и выводам трансформатора, о чем было сказано выше. Здесь следует особо подчеркнуть, что цель фазировки заключается не в определении группы, к которой принадлежит включаемый трансформатор, а в проверке согласованности соединяемых фаз всех элементов трехфазной цепи как со стороны высшего, так и низшего напряжений.

Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов

Обмотки трансформаторов имеют обычно схемы соединения: звезда Y, звезда с выведенной нейтралью Yn. и треугольник Δ.

Сдвиг фаз между ЭДС первичной и вторичной обмоток (E₁ и Е₂) принято выражать условно группой соединений.

В трехфазном трансформаторе применением разных способов соединений обмоток можно образовать двенадцать различных групп соединений, причем при схемах соединения обмоток звезда-звезда мы можем получить любую четную группу (2, 4, 6, 8, 10, 0), а при схеме звезда — треугольник или треугольник-звезда любую нечетную группу (1, 3, 5, 7, 9, 11).

Группы соединений указываются справа от знаков схем соединения обмоток. Трансформаторы по рис.1 имеют схемы и группы соединения обмоток: Y/Δ-11; Yn / Yn /Δ-0-11; Y/Δ/Δ-11-11.

Соединение в звезду обмотки ВН позволяет выполнить внутреннюю изоляцию из расчета фазной ЭДС, т.е. в √3 раз меньше линейной. Обмотки НН преимущественно соединяются в треугольник, что позволяет уменьшить сечение обмотки, рассчитав ее на фазный ток I/√3. Кроме того, при соединении обмотки трансформатора в треугольник создается замкнутый контур для токов высших гармоник, кратный трем, которые при этом не выходят во внешнюю сеть, вследствие чего улучшается симметрия напряжения на нагрузке.

Сверхмощные генераторы конструктивно выполняются с двумя трехфазными обмотками статора, ЭДС которых сдвинуты на 30°. Для работы в блоке с такими генераторами изготовляются мощные однофазные трансформаторы с двумя обмотками низшего напряжения и двумя обмотками высшего напряжения. В трехфазной группе для компенсации сдвига ЭДС обмоток статора генератора одна обмотка низшего напряжения соединяется по схеме Δ, а другая — по схеме Y.

Рис.1. Соединение обмоток и векторные диаграммы
напряжений однофазных трансформаторов для
присоединения к шестифазному генератору

На рис.1 показано соединение обмоток группы однофазных трансформаторов ОРЦ-533000/500, предназначенных для энергоблока 1200 МВт. Каждая фаза трансформатора выполнена на двухстержневом магнитопроводе. Соединение обмоток, расположенных на первом стержне, образует схему Δ/Yn-11, а на втором Y/Yn-0 (или 12).

Соединение обмоток в звезду с выведенной нулевой точкой применяется в том случае, когда нейтраль обмотки должна быть заземлена. Эффективное заземление нейтрали обмоток ВН обязательно в трансформаторах 330 кВ и выше и во всех автотрансформаторах. Системы 110, 150 и 220 кВ также работают с эффективно-заземленной нейтралью, однако для уменьшения токов однофазного КЗ нейтрали части трансформаторов могут быть разземлены. Так как изоляция нулевых выводов обычно не рассчитывается на полное напряжение, то в режиме разземления нейтрали необходимо снизить возможные перенапряжения путем присоединения вентильных разрядников к нулевой точке трансформатора (рис.2). Нейтраль заземляется также на вторичных обмотках трансформаторов, питающих четырехпроводные сети 380/220 и 220/127 В. Нейтрали обмоток при напряжении 10-35 кВ не заземляются или заземляются через дугогасящую катушку для компенсации емкостных токов.

Рис.2. Способы заземления нейтралей трансформаторов и автотрансформаторов
а — у трансформаторов 110-220 кВ без РПН,
б — у трансформаторов 330-750 кВ без РПН,
в — у трансформаторов 110 кВ с встроенным РПН,
г — у автотрансформаторов,
д — у трансформаторов 150-220 кВ с РПН,
е — у трансформаторов 330-500 кВ с РПН.

Схемы и группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов — КиберПедия

Для электрификации сельского хозяйства применяют трехфазные трехстержневые трансформаторы. Трехфаз­ный трансформатор, образованный из трех однофазных, называется групповым. Групповые трансформаторы до­роже, занимают больше места, имеют более низкий к. п. д., но их применяют при боль­ших мощностях, так как трансформатор, собранный из трех однофазных, более удобен для перевозки, резерв стоит де­шевле (для резерва достаточно иметь одну фазу трансформатора). В групповом транс­форматоре токи холостого хода я магнит­ные потоки во всех фазах одинаковы, а в трехстержневом намагничивающие токи крайних фаз больше, чем в средней фазе, так как сопротивление участка магнитной цепи для магнитных потоков, создаваемых обмотками крайних фаз, больше, чем для средней. Эта несимметрия незначитель­ная и существенного значения не имеет, так как уже при небольшой нагрузке она сглажи­вается.

В советских трансформаторах обмотки соединяют в звезду или в треугольник. За границей, кроме того, при­меняют соединение обмоток в зигзаг, при котором ка­ждую фазу вторичной обмотки делят пополам и распо­лагают на двух различных стержнях (рис. 124). При сое­динении обмоток в зигзаг сглаживается несимметрия намагничивающих токов, но провода расходуется больше. В СССР «соединение обмоток в зигзаг не применяют, но в последнее время выпущена опытная партия трансформа­торов с соединением обмоток в зигзаг.

Схемы соединений обмоток трехфазных трансформа­торов, принятые в СССР, приведены на рисунке 125. В условном обозначении над чертой показано соединение обмоток высшего напряжения, под чертой — низшего напряжения, индекс 0 обозначает выведенную нулевую точку, а цифра показывает группу соединений обмоток. При соединении обмоток в звезду, которое обозначают знаком Y, концы обмоток соединяют вместе, а начала присоединяют к выводам. При соединении обмоток в треу­гольник, которое обозначают знаком Δ, начало первой фазной обмотки соединяют с концом второй, начало второй — с концом третьей и начало третьей — с концом первой. Точки обмоток а, в, с присоединяют к выводам.

Начала фазных обмоток высшего напряжения обо­значают буквами А, В, С, а концы их — буквами X, У, Z. Начала и концы обмоток низшего напряжения обозна­чают соответственно буквами а, в, с и х, у, z.

При включении трансформаторов на параллельную работу большое значение имеет способ соединения обмоток трансформатора, который определяется группой соеди­нения. Цифрой обозначают угол между векторами линей­ных напряжений обмоток высшего и низшего напряжений, отсчитанный в единицах углового смещения по часовой стрелке от вектора линейного напряжения обмотки высшего напряжения. За единицу углового смещения принят угол в 30°.

Необходимо отметить, что понятия начала и конца обмоток условны, но они необходимы для правильного соединения обмоток.

Первичная и вторичная обмотки намотаны на одном стержне и пронизываются одним и тем же магнитным потоком. Если обе обмотки намотаны в одну и ту же сто­рону и верхние зажимы обмоток принять за их начала, а нижние — за концы, то э. д. с, индуктируемые в обмотках, будут одинаково направлены, допустим, в данный момент от конца к началу (рис. 126, а), т. е э. д. с. направ­лены согласно и совпадают по фазе.

Если обмотки намотать в разные стороны, сохранив то же обозначение зажимов, то векторы э. д. с. будут направ­лены встречно (рис. 126, б). Встречно будут направлены векторы э д. с. и в том случае, когда поменять местами обозначения зажимов, верхний зажим вторичной обмотки обозначить буквой х, а нижний — буквой а (рис. 126, в).

Рассмотрим методику построения векторных диаграмм для определения группы соединения обмоток трансфор­маторов. При построении векторных диаграмм исходят из следующих соображений:

а) векторы фазных напряжений обмоток высшего и низшего напряжений одной фазы всегда параллельны, так как индуктируются одним и тем же магнитным потоком и могут быть направлены согласно или встречно в зави­симости от способа выполнения обмотки и обозначения зажимов;

б) если на схеме концы обмоток соединены в одной точке, то и на векторной диаграмме соответствующие точки векторов фазных напряжений, обозначенных теми же бук­вами, также соединены вместе.

Построим векторную диаграмму напряжений для группы соединения обмоток Y/Y₀ — 12.

Векторная диаграмма фазных и линейных напряжений обмотки высшего напряжения, подключенной в данном случае к сети, определяется напряжением сети (рис. 127, а). Построим векторную диаграмму напряжений для обмотки низшего напряжения и определим группу соединений обмоток.

Так как векторы .фазных напряжений обмоток парал­лельны и направлены согласно, то вектор ха фазного напряжения фазы а проводим параллельно вектору фаз­ного напряжения ХА фазы А (рис. 127, а).

Так как на схеме точки х, у, z соединены вместе, то и соответствующие точки векторов будут соединены в одной точке.

Проводим из точки х вектор фазного напряжения ув, параллельно вектору УВ и далее проводим из той же точки вектор zc, параллельный вектору ZC. Соединяя точки а, в, с, получаем векторы линейных напряжений вторичной обмотки.

Для определения группы соединения обмоток перене­сем параллельно самому себе вектор линейного напряже­ния ав к вектору линейного напряжения АВ так, чтобы точки А и а совпали. Как видно из рисунка 127, а, угол между векторами равен 360°, или 360 : 30 = 12 единиц углового смещения, т. е. группа соединений обмоток 12. При встречном направлении векторов э. д. с. получим группу Y/Y₀ — 6 (рис. 127, б).

Построим векторную диаграмму для группы Y/Δ — 11.

Векторная диаграмма напряжений обмотки высшего напряжения определяется напряжением сети (рис. 127, в). Строим векторную диаграмму для обмотки низшего напряжения. Вектор ха проводим параллельно вектору ХА. Так как на схеме точки а и у соединены вместе, то и на векторной диаграмме точки векторов a и y соеди­няем вместе. Из точки а проводим вектор ув параллельно вектору УВ. Так как на схеме точки в и z соединены вме­сте, то из точки в проводим вектор zc параллельно век­тору ZC.

В результате построения мы получили треугольник фазных и линейных напряжений обмотки низшего напря­жения авс. Для определения группы соединения пере­носим параллельно самому себе вектор линейного напря­жения ав к вектору линейного напряжения АВ так, чтобы точки А и а совпали. Угол между векторами линейных напряжений, отсчитанный по часовой стрелке от вектора линейного напряжения обмотки высшего напряжения, равен 330°, или 330 : 30 = 11 единиц углового смещения, т. е. группа соединения обмоток 11.

Если векторы э. д. с. обеих обмоток направлены встреч­но, то мы получим 5 группу (рис. 127, г).

Для выражения угла сдвига между векторами линей­ных напряжений используют циферблат часов. Вектор линейного напряжения обмотки высшего напряжения принимают за минутную стрелку и устанавливают на цифру 12, а вектор линейного напряжения обмотки низ­шего напряжения принимают за часовую стрелку и уста­навливают на цифру, соответствующую положению этого вектора на векторной диаграмме. Цифра, на которую ука­зывает часовая стрелка, определяет группу соединений обмоток трансформатора. В первом случае при соедине­нии обмоток Y/Y₀ — 12 обе стрелки будут установлены на цифре 12, а при соединении обмоток Y/Δ — 11 — минутная стрелка на цифре 12, а часовая на цифре 11.

Группу соединений Y/Y₀ — 12 применяют для транс­форматоров небольшой мощности напряжением 10/0,4 кв или 6/0,4 кв с выведенной нулевой точкой при смешанной осветительной и силовой нагрузке и напряжении с низ­кой стороны до 400 в.

Группу соединений Y/ Δ —11 применяют для транс­форматоров при напряжении больше 400 в на обмотке низшего напряжения, например в трансформаторах 6/0,525 кв; 10/0,525 кв; 35/10 кв; 35/6 кв.

Группу соединений Y₀/ Δ — 11 применяют при напря­жении обмоток с высшей стороны 110 кв и выше.

Соединять обмотки в звезду выгодно при высших на­пряжениях, так как тогда на фазу подводится фазное напряжение, которое в раза меньше линейного, что дает возможность удешевить изоляцию обмотки.

Соединение треугольником обычно применяют при низких напряжениях и больших токах, что дает возмож­ность уменьшить сечение проводов обмоток, так как в этом случае фазный ток в проводах обмотки меньше раза линейного тока (рис. 128).

Если при соединении обмоток Y/Y отношение линей­ных напряжений на первичной и вторичной обмотках при холостом ходе равно коэффициенту трансформации k, то при соединении обмоток Y/Δ отношение линейных

напряжений равно • k, а при соединении обмоток Δ /Y это отношение равно , где k—отношение фазных напряжений на первичной и вторичной обмотках трансфор­матора при холостом ходе.

На щитке трансформатора всегда указывают линейные напряжения и токи.

В современных трансформаторах сталь сердечника насыщена вследствие того, что допускают большие значе­ния магнитной индукции (свыше 1,4 тл), поэтому форма кривой тока холостого хода несинусоидальна (см § 1, гл. XII). Как известно из теоретической электротехники, несинусоидальную кривую тока можно разложить на ряд синусоидальных кривых — основную, третью гармони­ческую, пятую гармоническую и т. д. Значительную

величину имеет третья гармоническая тока, которую необходимо учитывать, рассматривая работу трансфор­матора. Например, при индукции в стали трансформа­тора 1,4 тл третья гармоника равна примерно 30% основ­ной составляющей намагничивающего тока (рис. 129). Из теоретической электротехника известно, что токи третьей гармоники во всех фазах одинаково направлены, т. е. во всех фазах они текут или от конца к началу обмотки фазы, или наоборот (рис. 129, б, в). Так как при соедине­нии обмотки трансформатора в звезду токи третьей гар­моники взаимно уравновешиваются, то отсутствие тока третьей гармоники в кривой тока

холостого хода делает ее синусоидальной, что приводит к искажению кривой магнитного потока: магнитный поток в магнитопроводе становится несинусоидальным и содержит третью гармо­нику. На рисунке 130, а показано построение кривой маг­нитного потока при синусоидальной форме намагничиваю­щего тока. В IV квадранте изображена синусоидальная кривая тока, а в I квадранте кривая зависимости маг­нитного потока Ф от величины намагничивающего тока с учетом насыщения стали. Построенная с помощью этой кривой кривая магнитного потока во II квадранте неси­нусоидальна, но ее можно разложить на две синусои­дальные гармонические составляющие — первую (основ­ную) Ф₁ и третью Ф₃.

Отсюда видно, что в трехстержневых трансформаторах, кроме основной составляющей магнитного потока Ф₁, соз­даются третьи гармонические составляющие магнитных потоков, направленные во всех трех стержнях в одну и ту же сторону, поэтому они должны замыкаться по маслу, воздуху и стали бака трансформатора (рис. 130, б). Этот путь магнитного потока обладает очень малой магнитной приводимостью, вследствие чего третья гармоническая потока выражена слабо и практически не искажает кривой э. д. с. Но магнитные потоки третьей гармоники, замыкаясь по стали бака, стяжным болтам и другим стальным дета­лям, создают в стали вихревые токи, что повышает нагрев этих деталей и понижает к. п. д. трансформатора.

При магнитной индукции около 1,4 тл эти добавочные потери составляют около 10% основных потерь холостого хода, но при увеличении индукции эти потери быстро растут. Вследствие этого соединение обмоток Y/Y имеет ограниченное применение. Его применяют в трансформа­торах мощностью не более 1800 ква.

При соединении обмоток трансформатора по схеме Y/Δ или Δ/Y токи третьей гармоники, протекая во всех обмотках в одном направлении, замыкаются по контуру, образуемому обмотками, соединенными в треугольник (рис. 129, в). При наличии токов третьей гармоники в токе холостого хода кривая тока холостого хода будет пико-образной, форма кривой магнитного потока и э. д. б. — синусоидальны, поэтому магнитных потоков третьей гар­моники не будет и не будет тех вредных воздействий маг­нитных потоков третьей гармоники, как при соединении обмоток Y/Y- Поэтому предпочтение отдается схемам соединения обмоток Y/Δ и Δ/Y-

Пример. Дан трехфазный трансформатор мощностью S_H = 240 ква, напряжением U₁ = 6000 в, U₂₀= 400 в, I_н1 = 23,1 а, I_н2 = 347 а, соединение обмоток Y/Y₀, Р₀= 1400 вт, Р_k = 4900 вm, U_K = 330 в, r₁ = r‘₂, х₁ = х’₂.

Определить для этого трансформатора r₁\, r₂, х₁, х₂и к. п. д. при номинальной нагрузке и cos ф₂ = 0,8. Найти ΔU% при номинальной нагрузке и cosф₂ = 0,8. Вычис­лить наивыгоднейший k_нг.

Решение. При решении задач с трехфазными транс­форматорами сопротивления обмоток определяем для одной фазы. Находим z_K:

Здесь U_Kделится на для того, чтобы найти U_Kфазное. Находим r_к:

Здесь Р_кделится на 3 для того, чтобы узнать мощность короткого замыкания на одну фазу. Находим х_к:

Но так как r_к = r₁ + r’₂, а x_к = x₁ + x’₂и по условию r₁ = r‘₂ и х₁ = х’₂, находим сопротивления обмоток:

Найдены действительные сопротивления первичной обмотки r₁ и х₁, а для вторичной обмотки подсчитаны при­веденные сопротивления. Для того чтобы определить действительные сопротивления вторичной обмотки, находим коэффициент трансформации k:

Находим действительные сопротивления вторичной обмотки:

]

Находим изменение напряжения ΔU% при номинальной нагрузке трансформатора и cosф₂=0,8:

Находим U_a%:

Определяем U_р%:

Соединения трехфазного трансформатора и векторные группы для начинающих

Соединения трансформатора

Теоретически трехфазный трансформатор работает как три отдельных однофазных трансформатора с общими ветвями, в которых магнитная цепь для внешних ветвей длиннее, чем для центра конечность

Преобразование напряжения определяется соотношением между числом витков на первичной и вторичной сторонах, при условии так называемых четных соединений. , Yy, Dd и Zz .

В трехфазном трансформаторе мы можем изменить преобразование, перейдя от соединения звезды к соединению треугольником. Это дает нам смешанные связи. В случае смешанных соединений отношение между основными напряжениями на первичной и вторичной сторонах не равно отношению между числом витков

Коэффициент трансформации рассчитывается как отношение между основными первичными и вторичными напряжениями без нагрузки независимо от соотношения числа витков.

Соединения звездой, треугольником и зигзагом

Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены различными способами: звездой, треугольником или зигзагом. Тип соединения должен быть указан на паспортной табличке трансформатора.

Соединение звездой, треугольником или зигзагом обозначается буквами Y, D и Z для стороны с наибольшим напряжением и y, d и z для стороны с наименьшим напряжением. Если нейтральная точка подключена к отдельным клеммам, код должен быть YN или ZN для стороны высокого напряжения и yn или zn для стороны низкого напряжения .

Общим для всех типов соединений является то, что фазные клеммы трансформатора имеют маркировку 1U, 1V и 1W на стороне высокого напряжения и 2U, 2V и 2W на стороне низкого напряжения . Любая точка соединения, представляющая нейтральную точку обмотки, помечается как 1 N или 2N.

Давайте обсудим три наиболее распространенных соединения трансформатора:

1. Соединение звездой
2. Соединение треугольником
3. Соединение зигзагом

Соединение звездой

В случае точек .Точка соединения представляет собой нейтральную точку обмоток. Соединение звездой обозначается буквой Y на стороне высокого напряжения и буквой Y на стороне низкого напряжения.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ: Этот тип соединения используется для как низкого, так и высокого напряжения и для малых токов .

Соединение треугольником

В этом случае концы обмоток соединены вместе, как показано на схеме. Мы видим, что оба конца соединены вместе. Соединение треугольником обозначается D или d .

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ: Этот тип подключения используется в основном для высоких номинальных токов и низких напряжений .

Соединение зигзагом

Каждая фаза состоит из двух одинаковых обмоток на неравных ветвях. Таким образом, на каждом плече будут части из двух фаз, причем одна обмотка на каждом плече будет соединена вместе в конечных точках. Зигзагообразное соединение обозначается Z или z . Для этого типа соединения требуется на 15,5% больше обмоток, чем для соединения по схеме «звезда» или «треугольник» , что приводит к увеличению размера и стоимости трансформатора.

ПРИМЕНЕНИЕ: В основном используется там, где может возникнуть дисбаланс нагрузки между фазами и нейтралью.

Векторные группы

Соединение всех обмоток в трехфазном трансформаторе обозначается символом векторной группы. Этот символ указывает соединения обмоток и их относительное смещение фаз с помощью числового индекса (например, Dny11).

«Часовой метод» используется для получения числового индекса векторной группы , где каждый час соответствует 30 электрическим градусам .

Числовой индекс векторной группы получается из часовой стрелки, на которой находится стрелка фазного напряжения ( 2U ), когда стрелка фазного напряжения обмотки высокого напряжения ( 1U ) находится на 12 часов . Последовательность фаз системы должна быть 1U, IV, 1W или R, S и T .

Ниже приведены наиболее распространенные трехфазные соединения: Dd0, Dyn5, Dyn11, Yyn0, Yd1, Yd11, Dz0, Yz1 и Yz11.

DD0

DD0

Dyn5

Dyn11

YYN0

YD11

DZ0

YZ1

YZ11

4 Ссылка // Трехфазный трансформатор по Noratel

понимание векторной группы трансформатора (часть 1)

Введение

трехфазный трансформатор состоит из три комплекта первичных обмоток, по одному на каждую фазу, и три комплекта вторичных обмоток, намотанных на одном железном сердечнике.Можно использовать отдельные однофазные трансформаторы и соединять их между собой, чтобы получить те же результаты, что и при использовании трехфазного блока.

Первичные обмотки соединены одним из нескольких способов. Двумя наиболее распространенными конфигурациями являются треугольник, в котором полярный конец одной обмотки соединен с неполярным концом следующей, и звезда, в которой все три неполярных (или полярных) конца соединены вместе. Аналогично подключаются вторичные обмотки.Это означает, что первичная и вторичная обмотки трехфазного трансформатора могут быть соединены одинаково (треугольник-треугольник или звезда-звезда) или по-разному (треугольник-звезда или звезда-треугольник).

Важно помнить, что формы сигналов вторичного напряжения находятся в фазе с формами сигналов первичной обмотки, когда первичная и вторичная обмотки соединены одинаково. Это состояние называется « без фазового сдвига ».

Но когда первичная и вторичная обмотки соединены по-разному, формы сигналов вторичного напряжения будут отличаться от соответствующих форм сигналов первичного напряжения на 30 электрических градусов.Это называется фазовым сдвигом на 30 градусов. При параллельном соединении двух трансформаторов их фазовые сдвиги должны быть одинаковыми; в противном случае произойдет короткое замыкание, когда трансформаторы будут под напряжением».

Основная идея обмотки

Переменное напряжение, подаваемое на катушку, индуцирует напряжение во второй катушке, где они соединены магнитным путем. Соотношение фаз двух напряжений зависит от того, какие пути вокруг катушек соединены. Напряжения будут либо синфазными, либо сдвинутыми на 180 градусов.

При использовании 3 катушек в обмотке трехфазного трансформатора существует ряд вариантов. Напряжения катушек могут быть синфазными или смещенными, как указано выше, с катушками, соединенными звездой или треугольником, и, в случае обмотки звезды, точка звезды (нейтраль) выведена на внешний терминал или нет.

Шесть способов подключения обмотки «звезда»:

Шесть способов подключения обмотки «треугольник»:

При использовании 3 катушек в обмотке трехфазного трансформатора существует ряд вариантов. Напряжения катушек могут быть синфазными или смещенными, как указано выше, с катушками, соединенными звездой или треугольником, и, в случае обмотки звезды, точка звезды (нейтраль) выведена на внешний терминал или нет.

Когда пара катушек трансформатора имеет одинаковое направление, то напряжение, индуцированное в обеих катушках, имеет одинаковое направление от одного конца к другому.Когда две катушки имеют противоположное направление намотки, напряжение, индуцированное в обеих катушках, имеет противоположное направление.

Обозначения соединений обмотки

• Первый символ: для Высокое напряжение : Всегда заглавные буквы.
•  D=треугольник, S=звезда, Z=соединенная звезда, N=нейтраль
• Второй символ: для , низкое напряжение : Всегда маленькие буквы.
•  d = треугольник, s = звезда, z = соединенная звезда, n = нейтраль.
• Третий символ: Смещение фаз, выраженное в часах часов (1,6,11)

Пример – Dyn11

Трансформатор имеет первичную обмотку, соединенную треугольником ( D ), вторичную обмотку, соединенную звездой ( y ) с выделенной звездой ( n ) и фазовым сдвигом на 30 градусов вперед ( 11 ).

В обозначениях повышающего трансформатора возникает путаница. Как указано в стандарте IEC60076-1 , последовательно используются обозначения HV-LV. Например, повышающий трансформатор с первичной обмоткой, соединенной треугольником, и вторичной обмоткой, соединенной звездой, записывается не как «dY11», а как «Yd11». Цифра 11 указывает на то, что обмотка НН опережает ВН на 30 градусов.

Трансформаторы, изготовленные в соответствии со стандартами ANSI, обычно не имеют векторной группы, указанной на паспортной табличке, и вместо этого дается векторная диаграмма, показывающая взаимосвязь между первичной и другими обмотками.

Векторная группа трансформатора

Обмотки трехфазного трансформатора могут быть соединены несколькими способами. По соединению обмоток определяют векторную группу трансформатора.

Векторная группа трансформатора указана производителем на паспортной табличке трансформатора. Группа векторов указывает на разность фаз между первичной и вторичной сторонами, вносимую из-за конкретной конфигурации соединения обмоток трансформатора.

Определение векторной группы трансформаторов очень важно перед параллельным подключением двух и более трансформаторов.Если два трансформатора разных векторных групп соединены параллельно, то между вторичными обмотками трансформаторов возникает разность фаз, и между двумя трансформаторами протекает большой циркулирующий ток, что очень вредно.

Смещение фаз между обмотками ВН и НН

В качестве опорного вектора принимается вектор для обмотки высокого напряжения. Смещение векторов других обмоток от опорного вектора при вращении против часовой стрелки представлено использованием часовой цифры.

IS:2026 (Part 1V)-1977 дает 26 комплектов соединений звезда-звезда, звезда-треугольник и звезда зигзаг, треугольник-треугольник, треугольник звезда, треугольник-зигзаг, зигзаг звезда, зигзаг-треугольник. Смещение вектора обмотки НН изменяется от нуля до -330° с шагом -30° в зависимости от способа соединения.

Сначала идет символ обмотки высокого напряжения, за которым следуют символы обмоток в порядке убывания напряжения. Например, трансформатор 220/66/11 кВ, соединенный звездой, звездой и треугольником, а также векторы обмоток 66 и 11 кВ со сдвигом фаз 0° и -330° относительно опорного (220 кВ) вектора будут представлены как Yy0 – Yd11 .

Цифры (0, 1, 11 и т. д.) относятся к смещению фаз между обмотками ВН и НН с использованием обозначения циферблата. Вектор, представляющий обмотку ВН, взят за основу и установлен на 12 часов.Чередование фаз всегда против часовой стрелки. (Международно принято).

Используйте часовой индикатор в качестве указателя угла сдвига фаз. Поскольку на часах 12 часов, а окружность состоит из 360°, каждый час представляет собой 30°. Таким образом, 1 = 30°, 2 = 60°, 3 = 90°, 6 = 180° и 12 = 0° или 360°.

Минутная стрелка установлена ​​на 12 часов и заменяет линию нулевого напряжения (иногда мнимого) обмотки ВН. Эта позиция всегда является точкой отсчета.

Пример

• Цифра 0 = 0°, что вектор LV находится в фазе с вектором HV
  Цифра 1 = отставание на 30° (LV отстает от HV на 30°), поскольку вращение происходит против часовой стрелки.
• Цифра 11 = 330° отставание или 30° опережение (LV опережает HV с 30°)
• Цифра 5 = 150° отставание (LV отстает от HV с 150°) °)

Когда трансформаторы работают параллельно, важно, чтобы фазовый сдвиг был одинаковым для каждого из них. Параллельное подключение обычно имеет место, когда трансформаторы расположены в одном месте и подключены к общей сборной шине (сгруппированы) или расположены в разных местах с вторичными выводами, подключенными через распределительные или передающие цепи, состоящие из кабелей и воздушных линий.

Фазные вводы трехфазного трансформатора имеют маркировку ABC, UVW или 123 (заглавные буквы на стороне HV, строчные буквы на стороне LV).Двухобмоточные трехфазные трансформаторы можно разделить на четыре основные категории:

1 (Фазовый сдвиг 0)

Тактовый формат 1 (Фазовый сдвиг -30)

Тактовый формат 2 (Фазовый сдвиг -60)

Нотация часов 4 (смещение фазы -120)

Представление часов 5 (смещение фаз -150)

Представление часов 6 (сдвиг фаз +180)

Представление часов 7 (Фазовый сдвиг +150)

Часы 11 (Фазовый сдвиг +30)

Продолжение следует…

Трехфазный трансформатор Вектор Группировка Значение

Основная идея о векторной группе трансформаторов

Теоретически трехфазный трансформатор работает как три одинаковых и разделенных однофазных трансформатора (работающих отдельно с трехфазной системой) с общими ветвями.Здесь магнитная цепь для двух внешних ветвей трехфазного трансформатора горит немного дольше, чем для центральной ветви того же самого.

Трансформация выходного напряжения определяется соотношением между числом витков на первичной и вторичной обмотках и при условии четного включения.

Исходя из этого, теоретически можно соединить любую пару обмоток в 3-х фазном трансформаторе в следующих парах сочетаний: Дд, Ды, Дз, Йд, Уу, Уз, Зд, Зян и Зз; из них первые шесть наиболее часто встречаются на практике.

Здесь

Y => первичное соединение звездой

Y => вторичное соединение звездой

D => Обмотка треугольником на первичной стороне

d => соединение вторичной обмотки треугольником

Z => Первичное соединение Zig-Zag

Z => Вторичное зигзагообразное соединение

N => Первичное соединение Соединено с нейтральной точкой

n => Вторичное соединение Zig-Zag

Числовой идентификатор:

Здесь цифровая идентичность указывает положение часов фазового смещения.Это может быть по часовой стрелке или против часовой стрелки. то есть

• Здесь час указывает на смещение фаз по углу. Поскольку на часах 12 часов, а круг состоит из 360°, каждый час (я имею в виду один час) представляет собой 30°. Таким образом, 1 = 30°, 2 = 60°, 3 = 90°, 6 = 180°. и 12 = 0° или 360° и так далее.
• Минутная стрелка установлена ​​на 12 часов и заменяет линию нулевого напряжения (иногда мнимого) обмотки ВН. Эта позиция всегда является точкой отсчета.
• Пример:
• Цифра 0 = 0°, что вектор LV находится в фазе с вектором HV
  Цифра 1 = отставание на 30° (LV отстает от HV на 30°), потому что вращение происходит против часовой стрелки.
• Цифра 11 = 330° отставание или 30° опережение (LV опережает HV с 30°)
• Цифра 5 = отставание 150° (LV отстает от HV на 150°)
• Символ 6 = отставание на 180° (LV отстает от HV на 180°)

Определение векторной группы трансформатора:

Фактически, группа векторов трансформатора показывает разность фаз между первичной и вторичной сторонами трансформатора.

Какая польза от векторной группы преобразователя?

В основном группа векторов трансформаторов используется для определения расположения обмоток высокого и низкого напряжения трехфазных трансформаторов.Трехфазный трансформатор может быть подключен различными способами, и подключение трансформатора определяется с помощью его векторной группы.

Векторная группа трансформатора зависит от следующего фактора:

• Удаление гармоник: Звездообразная обмотка трехфазного трансформатора используется для уменьшения третьих гармоник.
• Параллельные операции:  Для выполнения параллельной операции Все векторные группы и полярность трансформатора должны быть одинаковыми.

Давайте посмотрим, что наиболее часто используемая векторная группа трансформатора — dYn11.

Это одна из векторных групп моего силового трансформатора, 110 кВ/11 кВ. Это можно использовать для обеих операций, таких как шаг вниз и шаг вверх. В этом

Y => указывает на то, что сторона высокого напряжения первичной обмотки подключена как обмотка звезды

d => указывает, что сторона низкого напряжения вторичной обмотки соединена по схеме треугольника

N => Указывает, что первичное соединение звезды соединено с землей.

11 => указывает положение часов, что означает разность фаз между первичной и вторичной обмотками трансформатора.Цифра 11 указывает на то, что низкое линейное напряжение отстает от высокого линейного напряжения на 11 х 30° = 330° (считается один час для 30 град.), измеренное от вектора более высокого напряжения по часовой стрелке.

См. рисунок для лучшего понимания группировки векторов:

Приведенную ниже диаграмму можно использовать для лучшего понимания группировки векторов преобразования и ее использования.

Вводы фаз трехфазного трансформатора имеют маркировку ABC, UVW или 123 (заглавные буквы на стороне ВН, строчные буквы на стороне НН).Двухобмоточные трехфазные трансформаторы можно разделить на четыре основные категории

Наиболее часто используемые числа 0, 6, 1 и 11 в групповом справочном номере указывают сдвиг фазы от первичного к вторичному относительно часов часов.Например,

0 градусов => фазовый сдвиг 0 градусов. Это означает, что первичная сторона высокого напряжения и сторона низкого напряжения в одной фазе

6 градусов => фазовый сдвиг 180 градусов Это означает, что низкое напряжение отстает от высокого на 180 градусов

1 град => 30 град. Низкое напряжение отстает на 30 градусов от высокого напряжения

11 град => 330 град. Низкое напряжение отстает на 330 градусов от высокого напряжения.

Примечание: Для выполнения параллельной работы трехфазный трансформатор должен иметь одинаковую группу векторов. В противном случае вы получите сильное короткое замыкание.

Например:

Трансформатор с обмоткой Y-Y можно соединить с другим трансформатором Y-Y или треугольником-треугольником. Но один и тот же трехфазный трансформатор не может быть включен параллельно с другим трансформатором треугольника-звезды или звезды-треугольника или любым другим трансформатором обмотки смещения часов.

Для простого понимания векторной группы трехфазного трансформатора:

Значение векторной группы трехфазного трансформатора:

Обмотка звезды или треугольника трехфазного трансформатора может быть соединена шестью различными типами соединения.Для параллельной работы трансформатора, не видя соединения обмоток, производитель указывает векторную группировку трансформатора во избежание случайных отказов.

Также указывает обмотку трансформатора, способ подключения конца обмотки к выходной клемме.

Схемы трехфазных трансформаторов | Многофазные цепи переменного тока

Поскольку трехфазное питание так часто используется для систем распределения электроэнергии, вполне логично, что нам потребуются трехфазные трансформаторы, чтобы иметь возможность повышать или понижать напряжение.

Это верно лишь отчасти, так как обычные однофазные трансформаторы могут быть объединены вместе для преобразования мощности между двумя трехфазными системами в различных конфигурациях, что устраняет необходимость в специальном трехфазном трансформаторе.

Однако для этих задач созданы специальные трехфазные трансформаторы, которые могут работать с меньшими требованиями к материалам, меньшему размеру и меньшему весу, чем их модульные аналоги.

Обмотки и соединения трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор состоит из трех наборов первичных и вторичных обмоток, каждый набор намотан на одну ветвь сборки с железным сердечником.По сути, это выглядит как три однофазных трансформатора с объединенным сердечником, как показано на рисунке ниже.

Сердечник трехфазного трансформатора имеет три набора обмоток.

Эти наборы первичных и вторичных обмоток будут соединены по схеме Δ или Y, образуя полный блок. Различные комбинации способов соединения этих обмоток будут в центре внимания этого раздела.

Независимо от того, имеют ли комплекты обмоток общий сердечник или каждая пара обмоток представляет собой отдельный трансформатор, варианты соединения обмоток одинаковы:

Первичный — Вторичный

• Д — Д
• Y — Δ
• Δ — Y
• Δ — Δ

Причины для выбора конфигурации Y или Δ для соединения обмоток трансформатора те же, что и для любого другого трехфазного применения: соединения Y обеспечивают возможность нескольких напряжений, в то время как соединения Δ обеспечивают более высокий уровень надежности (если одна обмотка выходит из строя, размыкается , два других по-прежнему могут поддерживать полное линейное напряжение на нагрузке).

Вероятно, наиболее важным аспектом соединения трех наборов первичных и вторичных обмоток вместе для формирования трехфазного трансформаторного блока является соблюдение правильной фазировки обмоток (точки, используемые для обозначения «полярности» обмоток).

Помните о правильном соотношении фаз между фазными обмотками Δ и Y: (рисунок ниже)

(Y) Центральная точка «Y» должна соединять вместе все «-» или все «+» точки намотки.(Δ) Полярности обмотки должны дополнять друг друга (от + к -).

Правильная фазировка, когда обмотки не показаны в обычной конфигурации Y или Δ, может быть сложной задачей. Позвольте мне проиллюстрировать, начиная с рисунка ниже.

Входы A ₁ , B ₁ , C ₁ могут быть подключены «Δ» или «Y», как и выходы A ₂ , B ₂ , C ₂ .

Фазовая разводка для трансформатора «Y-Y»

Три отдельных трансформатора должны быть соединены вместе для преобразования энергии из одной трехфазной системы в другую.Во-первых, я покажу соединения проводки для конфигурации Y-Y:

Фазная проводка для трансформатора «Y-Y».

Обратите внимание на приведенный выше рисунок, как все концы обмотки, отмеченные точками, подключены к соответствующим фазам A, B и C, а концы без точек соединены вместе, образуя центры каждой буквы «Y».

Наличие комплектов первичной и вторичной обмоток, соединенных по схеме «Y», позволяет использовать нейтральные проводники (N ₁ и N ₂ ) в каждой энергосистеме.

Фазовая разводка для трансформатора «Y-Δ»

Теперь рассмотрим конфигурацию Y-Δ:

Фазная разводка для трансформатора «Y-Δ».

Обратите внимание, как вторичные обмотки (нижний набор, рисунок выше) соединены в цепочку, где «точечная» сторона одной обмотки соединена с «неточечной» стороной следующей, образуя петлю Δ.

В каждой точке соединения между парами обмоток выполняется подключение к линии второй энергосистемы (А, В и С).

Фазовая разводка для трансформатора «Δ-Y»

Теперь давайте рассмотрим систему Δ-Y на рисунке ниже.

Фазная проводка для трансформатора «Δ-Y».

Такая конфигурация (рисунок выше) позволила бы обеспечить несколько напряжений (фаза-линия или фаза-нейтраль) во второй энергосистеме от энергосистемы-источника, не имеющей нейтрали.

Фазовая разводка для трансформатора «Δ-Δ»

И, наконец, переходим к конфигурации Δ-Δ:

Фазная проводка для трансформатора «Δ-Δ».

Когда нет необходимости в нейтральном проводнике во вторичной системе питания, предпочтительнее схемы соединения Δ-Δ (рисунок выше) из-за присущей Δ-конфигурации надежности.

Фазовая разводка для трансформатора «V» или «открытый-Δ»

Учитывая, что Δ-конфигурация может удовлетворительно работать без одной обмотки, некоторые проектировщики энергосистем предпочитают создавать группу трехфазных трансформаторов только с двумя трансформаторами, представляющими Δ-Δ-конфигурацию с отсутствующей обмоткой как на первичной, так и на вторичной сторонах:

«V» или «open-Δ» обеспечивает мощность 2-φ только с двумя трансформаторами.

Эта конфигурация называется «V» или «Open-Δ». Конечно, каждый из двух трансформаторов должен иметь большие размеры, чтобы выдерживать ту же мощность, что и три в стандартной Δ-конфигурации, но общий размер, вес и преимущества в цене часто того стоят.

Однако имейте в виду, что с отсутствием одного комплекта обмоток в Δ-образной форме эта система больше не обеспечивает отказоустойчивость обычной Δ-Δ-системы. Если один из двух трансформаторов выйдет из строя, это определенно повлияет на напряжение и ток нагрузки.

Пример из реальной жизни

На следующей фотографии (рисунок ниже) показана группа повышающих трансформаторов на плотине гидроэлектростанции Гранд-Кули в штате Вашингтон.

С этого наблюдательного пункта можно увидеть несколько трансформаторов (зеленого цвета), сгруппированных по три: по три трансформатора на каждый гидроэлектрогенератор, соединенных вместе в какой-то форме трехфазной конфигурации.

На фотографии не видны соединения первичной обмотки, но кажется, что вторичные обмотки соединены по схеме Y, поскольку из каждого трансформатора выступает только один большой высоковольтный изолятор.

Это говорит о том, что другая сторона вторичной обмотки каждого трансформатора имеет потенциал земли или близок к нему, что возможно только в Y-системе.

Здание слева — это электростанция, где расположены генераторы и турбины. Справа наклонная бетонная стена — нижний бьеф плотины:

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Соединения трехфазных трансформаторов

Фазные обмотки трехфазных трансформаторов соединены между собой для получения трехфазного, трех- или четырехпроводного питания тремя различными способами соединения.они

1. сетка или соединение треугольником
2. соединение звездой
3. зигзагообразное соединение

, и каждый из них можно получить двумя способами.

Первичная и вторичная обмотки могут быть обработаны двумя способами, поэтому возможны не менее двенадцати способов соединения. Двенадцать методов показаны на рисунке.

Они объединены в четыре основные группы, как указано ниже, в соответствии со сдвигом фаз, существующим между линейными напряжениями на двух сторонах трансформатора.

• Группа 1: смещение нулевой фазы (Yy 0, Dd 0, Dz 0)
• Группа 2: смещение фаз на 180° (Yy 6, Dd 6, Dz 6)
• Группа 3: смещение фазы на 30° (Dy 1, Yd 1, Yz 1)
• Группа 4: смещение фазы отведения на 30° (D y11, Y d11, Y z11)

Наиболее популярным методом соединения трансформатора является соединение треугольником-звездой (4,dy11).

Было замечено, что в группе 4 , когда напряжение линии высокого напряжения является максимальным, напряжение линии низкого напряжения увеличивается на 30°.С номером группы 1 фазового сдвига нет, но группа № 2 дает фазовый сдвиг 180°. Группа № 3 вызывает отставание напряжения линии низкого напряжения на 30°.

Для параллельной работы трансформаторов важным требованием является то, чтобы соединения трансформатора принадлежали к одной и той же основной группе.

Зигзагообразное соединение является одним из примеров секционированной обмотки, и его эффект заключается в снижении третьих гармоник в напряжениях фаза-нейтраль, а также в напряжениях фаза-фаза.

Для заданного общего напряжения на фазу требуется на 15 % больше витков по сравнению с обычным подключением фаз, что может потребовать увеличения размера корпуса по сравнению с обычно используемым для данного номинала. Тем не менее, преимущества зигзагообразного расположения могут компенсировать затраты; несбалансированные нагрузки на вторичной стороне лучше распределяются на первичной стороне.

Соединение зигзаг/звезда использовалось там, где соединение треугольником было механически слабым (из-за большого количества витков и небольших медных секций) в трансформаторах высокого напряжения; также для выпрямителей.

Существует несколько методов преобразования трехфазного напряжения в более высокое или более низкое напряжение. Далее мы обсудим наиболее распространенное соединение в следующих разделах.

• Звезда — Соединение Звезды
• Дельта – Соединение Дельта
• Дельта – Звездное соединение
• Соединение звезда-треугольник
• Соединение с открытым треугольником (V-V)
• Скотт Коннекшн (Т-Т)

Соединения трехфазного трансформатора Векторные диаграммы

Трехфазный трансформатор предназначен для определенного соединения и преобразования напряжения, и устройство будет иметь паспортную табличку с показанными внутренними соединениями.Когда используется один блок или группа из трех, существует четыре типа соединений. Четыре основных соединения: Y-Y, Y-∆, ∆-Y и ∆-∆. Первый символ указывает на подключение первичной обмотки, а второй символ — на подключение вторичной. Для трехфазного трансформатора клеммы высоковольтной фазы обозначаются буквой H. Аналогично обозначаются клеммы низковольтной стороны, используя X вместо H.

Трехфазные трансформаторы довольно широко используются в энергосистемах для преобразовать сбалансированный набор трехфазных напряжений на определенном уровне напряжения в сбалансированный набор напряжений на другом уровне.Трансформаторы, используемые между генераторами и системой передачи, между системой передачи и вспомогательной системой передачи, а также между вспомогательной системой передачи и системами распределения, представляют собой трехфазные трансформаторы. Для большинства коммерческих и промышленных нагрузок требуется трехфазный трансформатор для преобразования трехфазного распределительного напряжения до максимального уровня использования.

Трехфазный трансформатор изготавливается для специального подключения и преобразования напряжения, и на блоке будет заводская табличка с показанными внутренними подключениями.

Трехфазные трансформаторы изготавливаются одним из двух способов. Первый метод заключается в соединении трех однофазных трансформаторов для формирования трехфазной батареи. Второй метод заключается в изготовлении трехфазной группы трансформаторов, в которой все три фазы расположены на общем мультиплексированном сердечнике. Что касается анализа; разницы между этими двумя методами нет.

            Первичные и вторичные обмотки трехфазных трансформаторов могут быть независимо соединены либо по схеме (звезда), либо по схеме треугольника (треугольник).Как результат. Обычно используются трехфазные трансформаторы четырех типов:

1. Звезда-звезда (YY)

2. Звезда-треугольник (Y-∆)

3. Звезда-треугольник (∆-Y)

   7

   3 Треугольник-треугольник (∆-∆)

Рис. 1 (a): Подключение трехфазного трансформатора по схеме «звезда-звезда»

Рис. 1 (a): Y (звезда) – Y (звезда) трехфазный Трансформатор фасор диаграмма

• Доступно два уровня напряжения
• Оцененное высокое напряжение Изоляция
• Сбалансированное соединение при поставке 1-Φ и 3-Φ нагрузок
Недостатки YY-соединения
• Наличие 3-й гармоники в незаземленном соединении YY.
• Тепловой перегрев

Рис. 1 (b): Подключение трехфазного трансформатора по схеме «звезда-треугольник»

во избежание искажения.
• Доступны два уровня напряжения (однофазный и трехфазный).
• Ловушки токов 3-й гармоники