在电力系统中,变压器是至关重要的设备,而变压器的接线方式对其性能和应用有着关键影响。其中,Dyn11 和 Yyn0 是两种常见的接线方式,下面我们就来详细探讨它们的区别和原理。
变压器 Dyn11 接法是高压侧采用三角形接线,低压侧为星形且带有中性线,高压与低压之间存在一个 30 度的相位差。而变压器 Yyn0 接法是高压侧和低压侧均为星形且有中性线,高压与低压不存在相位差。
具体来说,Yyn0 表示高压 Y 接(星形接),低压也是 y 接,低压中性点引出,高低压侧相位角为时钟上面的 0 时。Dy11 则表示高压 D 接(三角形接),低压也是 y 接,高低压侧相位角为时钟上面 11 点钟方向的角度,“11” 意味着变压器二次侧的线电压滞后侧线电压 330 度(或超前 30 度)。

变压器高低压有星型、三角形和曲折形三种联结方式。对高压绕组分别用符号 Y、D、Z(大写)表示;对中压和低压绕组分别用 y、d、z(小写)表示。有中性点引出时分别用 YN、ZN(高压中性点)和 yn、zn(低压中性点)表示。数字采用时钟表示法,以侧线电压相量作为分针,固定指在时钟 12 点的位置,二次侧的线电压相量作为时针。自耦变压器有公共部分的两绕组中额定电压低的一个用符号 a 表示。变压器按高压、低压绕组联结的顺序组合起来就是绕组的联结组。
变压器的两个绕组组合形成了 “Yy”、“Dy”、“Yd” 和 “Dd” 四种接线组别。由于 Y 连接时还有带中性线和不带中性线两种情况,不带中性线则不增加任何符号表示,带中性线则在字母 Y 后面加字母 n 表示,n 表示中性点有引出线。Yn0 接线组别中,UAB 与 uab 相重合,时、分针都指在 12 上,“12” 在新的接线组别中以 “0” 表示。
常用的三种联结组别具有不同的特征。Y 联结的星形接线高压绕组为经济,允许降低中点处的绝缘,采取分级绝缘以降低成本。其绕组电压等于线电压的 1/√3,绕组电流等于线电流。中性点引出线可直接接地、经消弧线圈接地或接避雷器,还能实现四线制供电,但缺点是没有三次谐波电流的循环回路。D 联结的三角形接线对电压低、电流大的变压器低压绕组经济,各相绕组中的电流仅为引出线电流的 1/√3,能流通零序电流和三次谐波电流,平抑零序磁通和三次谐波,避免感应电动势畸变。Z 联结具有 Y 联结的优点,但匝数比 Y 形联结多 15.5%,成本较大,零序阻抗较小,适合制造接地变压器,能减小中性点位移,适合带三相不平衡负荷的中小容量变压器低压绕组,对防止雷电过电压也有一定作用。

接下来看看 Dyn11 和 Yyn0 联结的区别。Dyn11 由于高压侧为三角形接线,当变压器铁芯中出现零序磁通或三次谐波磁通时,会在三角形绕组中感应产生相应电动势和电流,此零序(三次谐波)循环电流产生反磁通,消弱铁芯中的零序(三次谐波)磁通,减小低压侧星形接线绕组的中性点电压位移,也使高压侧绕组中零序(三次谐波)感应电动势减到,避免了低压侧负荷电流波形畸变对高压侧电源电网电压波形的污染。同时,这种联结方法对防止雷电侵入波的过电压也有良好作用。不过,GB/T13499 - 2002《电力变压器应用导则》规定,Yyn 变压器零序阻抗高达 60%,中性线电流不宜大于 10% 的额定电流;Dyn 变压器零序阻抗仅为正序短路阻抗的 0.9 倍,中性线可以带额定电流。但 Dyn11 联结方式的变压器电源侧如用跌落式熔断器作为过载和短路保护,出现一相熔丝熔断,即高压侧单相断线时,低压侧有两相的相电压会降低到额定电压的 1/2,这时电冰箱等家用电器会因无法启动而导致烧损,所以 Dyn11 联结方式的变压器低压侧必须加装可靠的低电压保护。
Yyn0 这种连接组合方式,低压侧有中性线,低压负荷中的三次谐波电流和三相不平衡负荷中的零序电流可通过中性线在变压器绕组中流通。如果铁芯为三相三柱,零序电流和三次谐波电流在绕组中产生的磁通不能在铁芯中形成闭合回路,只能越出铁芯经变压器绝缘介质及箱体铁质金属等再回到铁芯,由于铁芯外的绝缘介质磁阻较大,零序磁通和三次谐波磁通较小,但由其感应产生的零序电动势和三次谐波电动势叠加在相电压上,会使三相电压不对称,引起中性点位移。为防止三相相电压严重不对称,行业标准 SD - 292 - 1988《架空配电线路及设备运行规程(试行)》规定三相负荷的不平衡程度不应大于 15%,允许三相变压器中带少量单相负荷,但中性线电流不应超过额定电流的 25%,以把中性点位移电压限制在 5% 左右。如果 Yyn0 联结方式的变压器铁芯为三相五柱结构,铁芯中的零序(或三次谐波)磁通能经过边柱流通,磁阻比经过箱体流通时小得多,零序(或三次谐波)磁通比三相三柱式变压器大得多,在绕组中感应产生的零序(或三次谐波)电动势大得多,会使中性点电压位移严重,三相电压不平衡度增加,因此,Yyn0 联结组的变压器不采用三相五柱结构或三个单相变压器联结方式。