Vanliga transformatorlindningsanslutningar och deras tillämpningar

Transformatorer är viktiga komponenter i kraftsystem och deras lindningsanslutningar har en direkt inverkan på deras prestanda och användningsscenarier. De vanligaste lindningsanslutningarna för transformatorer är deltaanslutningen (D) och stjärnanslutningen (Y eller Yn). Den här artikeln ger en detaljerad översikt över dessa två anslutningstyper, deras notationsmetoder, anslutningsgrupper samt fördelar och användningsområden för var och en av dem.

I. Notationsmetod för transformatoranslutningsgrupper

1. Betydelsen av stora och små bokstäver

Anslutningsgruppen för en transformator betecknas med stora och små bokstäver: stora bokstäver anger anslutningstypen för primärsidan (eller högspänningssidan) och små bokstäver anger anslutningstypen för sekundärsidan (eller lågspänningssidan). Specifikt för detta:

• Y (eller y): Stjärnanslutning
• D (eller d): Delta-anslutning

Siffrorna använder klocknotationen för att representera fasförhållandet mellan primär- och sekundärledningsspänningarna, där primärledningsspänningsfasorn är minutvisaren som är fixerad vid klockan 12 och sekundärledningsspänningsfasorn är timvisaren.

2. Exempel på en typisk grupp

Till exempel anger "Yn, d11" en stjärnkoppling på primärsidan med en neutral ledning, en deltakoppling på sekundärsidan och en sekundär nätspänning som släpar efter den primära nätspänningen med 330 grader (eller leder med 30 grader). I den här notationen betyder 11 att när fasorn för den primära nätspänningen är i positionen klockan 12, är fasorn för den sekundära nätspänningen i positionen klockan 11.

Lär dig mer om: Delta Wye-transformator

II. Vanliga anslutningsgrupper för transformatorer

Kombinationen av två lindningar i en transformator bildar följande fyra anslutningsgrupper:

1. Y, y
2. D, y
3. Y, d
4. D, d

De vanligaste anslutningsgrupperna är "Y, y" och "Y, d".

Yyn0 Anslutningsgrupp

• Högspänningssida: Stjärnkoppling (Y) med neutral jordning
• Lågspänningssida: Stjärnanslutning (y) med neutral jordning
• Fasorerna för primär och sekundär nätspänning överlappar varandra, vilket indikeras med "0" på klockan.

Dyn11 Anslutningsgrupp

• Högspänningssida: Delta-anslutning (D)
• Lågspänningssida: Stjärnanslutning (y) med en neutral ledning
• Fasorerna för primär och sekundär nätspänning skiljer sig åt med 330 grader (klockan 11 på klockan).

III. Analys av prestanda för anslutningsgrupper

1. Förlust utan belastning

• Yyn0 Anslutningsgrupp: Stjärnanslutningen på högspänningssidan genererar en sinusformad excitationsström, men på grund av magnetiseringskurvans olinjäritet innehåller kärnflödet betydande tredje harmoniska komponenter, vilket ökar hysteres- och virvelströmsförlusterna.
• Dyn11 Anslutningsgrupp: Den tredje harmoniska strömmen kan cirkulera inom högspänningslindningen, vilket gör kärnflödet sinusformigt och minskar förlusterna. Förlusten utan belastning för Dyn11-anslutningar kan vara cirka 10% mindre än för Yyn0-anslutningar.

2. Nollsekvensiell ström

• Yyn0 Anslutningsgrupp: Obalanserad sekundärlast genererar nollsekvensflöde, vilket ökar ytterligare förluster. Transformatorer med stor kapacitet är inte lämpliga för den här anslutningsmetoden.
• Dyn11 Anslutningsgrupp: Nollsekvenströmmen i primärlindningen kan cirkulera inom lindningen, vilket försvagar sekundärlindningens nollsekvenflöde och minskar överhettningen. Belastningsförlusten för Dyn11-anslutningar kan vara ca 20% mindre än för Yyn0-anslutningar.

3. Enfasig kortslutning

• Dyn11 Anslutningsgrupp: Låg nollföljdsimpedans, vilket resulterar i hög enfas kortslutningsström på lågspänningssidan och hög skyddskänslighet.
• Yyn0 Anslutningsgrupp: Hög nollföljdsimpedans, vilket resulterar i hög nollföljdsspänning och betydande asymmetri i fasspänningen.

IV. Val av anslutningsmetoder i praktiken

1. Delta-anslutning på lågspänningssidan av huvudtransformatorn

• Anledning: Eliminerar tredje övertoner och förhindrar harmonisk distorsion i elnätets spänningsvågform. Nollsekvenströmmen bildar en cirkulerande ström i deltaanslutningen, vilket upprätthåller elkvaliteten.

2. Principer för val av anslutningsmetoder

• Y-D-anslutning: Används vanligen för nedväxlingstransformatorer, eftersom stjärnanslutningen på högspänningssidan minskar linjeförlusterna.
• D-Y-anslutning: Används vanligen för upptransformatorer, men är också vanlig i distributionstransformatorer där lågspänningssidan är jordad.

3. Hantering av specialfall

• Y-Y Anslutning: Används i allmänhet inte på grund av avsaknaden av övertoner, som kan orsaka betydande distorsion i utgångssignalen.
• Problem med flerstegstransformatorer: Till exempel måste en 10/0,4 kV-transformator som levererar ström till en kontorsbyggnad säkerställa att den neutrala linjen är jordad när den omvandlar 400 V eller 380 V till 110 V för specifik utrustning.

V. Slutsats

Att välja rätt anslutningsmetod för transformatorer är avgörande för en säker och stabil drift av kraftsystemen. Korrekta anslutningsmetoder kan minska förlusterna, förbättra effektiviteten, undertrycka övertoner och säkerställa elkvaliteten. I praktiska tillämpningar bör den lämpliga anslutningsmetoden väljas utifrån specifika behov och utnyttja varje metods fördelar för att säkerställa kraftsystemets tillförlitlighet och ekonomiska effektivitet.