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三相变压器联结方式及应用详解

在电力系统中，三相变压器扮演着枢纽角色，其联结方式不仅决定了电压的变换关系，更直接影响到电力系统的运行稳定性、供电质量以及保护配置。选择恰当的联结方式，需要对各种联结的内在特性、适用场景有深入的理解。本文将系统梳理三相变压器的主要联结方式，解析其原理特性，并结合实际应用场景进行阐述。

一、基本联结方式：绕组的连接形式

三相变压器的核心构成是三组独立的绕组，分别套在三个铁芯柱上。其联结方式的基础，在于高、低压绕组各自采用何种方式连接成三相系统。最基本的绕组连接形式有两种：星形联结（Y联结）和三角形联结（D联结或Δ联结）。

1.1星形联结（Y联结）

星形联结，俗称“Y接”，是将三相绕组的一端（通常是尾端）连接在一起，形成一个公共的中性点（N），而另一端（首端）则分别引出，用于连接三相电源或负荷。

特点：

*线电压与相电压关系：线电压是相电压的√3倍，且相位超前相应相电压30度。例如，若相电压为220V，则线电压为380V。

*中性点：提供了中性点，可引出中性线，构成三相四线制系统，方便为单相负荷供电。中性点的接地方式（直接接地、经消弧线圈接地或不接地）对系统运行至关重要。

*绝缘要求：绕组承受的是相电压，相较于承受线电压的三角形联结，在相同线电压等级下，对绕组绝缘材料的耐压要求较低，有利于降低制造成本，尤其在高电压等级变压器中优势明显。

*零序通路：当中性点引出时（YN联结），可以为零序电流提供通路，这对于抑制三相不平衡和单相接地故障时的过电压有重要影响。若中性点不引出（Y联结），则零序电流无法流通。

1.2三角形联结（D联结或Δ联结）

三角形联结，俗称“角接”，是将一相绕组的首端与另一相绕组的尾端依次连接，形成一个闭合的三角形回路，三个连接点分别作为引出端，连接三相电源或负荷。

特点：

*线电压与相电压关系：线电压等于相电压。

*无中性点：三角形联结本身没有中性点引出，因此通常用于三相三线制系统。

*环流与励磁：三角形联结的绕组内部，在合闸瞬间或电源电压波形畸变时（含有三次谐波），会产生环流。这种环流有助于抑制铁芯中的三次谐波磁通，从而改善主磁通和感应电动势的波形。

*零序电流：三角形绕组本身可以流过零序电流，这些电流在三角形内部闭合，不会流出到外部线路。这使得三角形绕组对零序分量呈现低阻抗，有助于吸收三次谐波电流。

*承受不平衡负荷能力：具有较强的承受不平衡负荷的能力，因为不平衡电流可以在三角形绕组内部形成环流，从而不致于严重影响线电流的对称性。

二、联结组标号：表征相位关系

三相变压器的联结方式，不仅包括高、低压绕组各自的联结形式（Y或D），还包括高、低压绕组线电压之间的相位关系。这种完整的表征，就是“联结组标号”。我国国家标准规定，联结组标号采用“时钟表示法”。

时钟表示法将高压侧线电压相量作为时钟的长针（分针），固定指向“12”点位置，低压侧对应同名线电压相量作为时钟的短针（时针），其所指的钟点数，即为该联结组的标号。例如，Dyn11，表示高压侧为D联结，低压侧为yn联结（y表示星形，n表示中性点引出），高低压侧线电压相位差为330度（或超前30度，具体视定义），对应时钟的11点。

理解联结组标号的关键在于掌握不同联结组合下，高、低压侧线电压的相位差。常见的基本联结组有Yy0、Yd11、Dyn11、YNd11等。

三、常用联结组及其特性与应用

基于高、低压绕组的Y或D联结组合，以及相位关系，形成了多种联结组。以下介绍几种最常用的联结组及其应用。

3.1Dyn11联结

构成：高压侧（H）为D联结（三角形），低压侧（h）为yn联结（星形，中性点引出），高低压侧线电压相位差为330度（对应时钟11点）。

特性与优势：

*低压侧中性点引出：可提供三相四线制供电，满足动力与照明混合负荷的需求，这是配电变压器最核心的功能之一。

*抑制三次谐波：高压侧三角形联结为三次谐波电流（及其他3的倍数次谐波）提供了闭合通路，这些谐波电流在三角形内部循环，不会注入高压电网，从而改善了低压侧的电压波形。

*承受不平衡负荷能力强：由于高压侧三角形联结和低压侧中性点的存在，使得变压器能够较好地承受三相负荷不平衡，中性点漂移较小，保证各相电压相对稳定。

*相位关系：11点的联结使得低压侧线电压滞后高压侧对应线电压30度，这在某些配电系统中有利于减少线路损耗和改善电压质量。

典型应用：广泛应用于10kV/0.4kV的配电变压器，是城乡电网中最常见的联结组形式。几乎所有的住宅小区、商业楼宇、工业企业的配电变压器均采用此联结。

3.2YNd11联结

构成：高压侧（H）为YN联结（星形，中性点引出），低压侧（h）为d