三角形 （Δ） 和星形 （Y） 是三相电力系统中使用的两个主要变压器连接。它们影响电压的输送方式、电流的流动方式以及系统处理接地和负载平衡的方式。每种连接都有特定的用途和优势。本文在简单、详细的部分中解释了它们的差异、行为和正确应用。
三角洲和瓦伊形概述
变压器的连接类型决定了电流如何流过其三相绕组。在三角形 （Δ） 连接中，绕组以封闭三角形连接，每个角都充当相连接点。这种类型的连接有助于在整个系统中均匀供电并保持电流平衡。在星形 （Y） 连接中，每个绕组的一端连接以形成一个中性点。此设置提供两种类型的电压，即线对线和线对中性线，使其适用于需要更高和更低电压的系统。根据系统的需求，每种连接类型都有其自身的优势，例如稳定性、绝缘水平和接地方法。
星形连接
星形 （Y） 连接将三个变压器绕组中的每一个的一端连接到一个公共中性点，而另一端连接到三相线。此设置提供线对线和线到中性线电压，最适合为单相和三相设备混合供电的系统。
优点
• 双电压电源：为单相负载提供线到中性线电压，为三相负载提供线到线电压。
• 接地稳定性：允许固接、电阻或电抗接地，提高安全性和故障保护。
• 降低绝缘应力：与线电压相比，每个绕组的相电压较低，从而降低了绝缘要求。
• 平衡负载分布：即使在不平衡负载条件下，中性点也有助于保持对称性。
三角洲连接
三角形 （Δ） 连接将每个变压器绕组端对端连接起来，形成一个封闭的三角形环路。与 Wye 系统不同，它没有中性点，非常适合以三相负载为主的重型和工业系统。闭环设计在高负载和故障条件下提供强大的电流循环和更好的性能。
优点
• 高启动扭矩：支持需要高浪涌电流的大型电机。
• 谐波遏制：三重谐波仍被困在环路内，防止电源线失真。
• 服务连续性：即使一相发生故障，也可以继续以开放增量模式运行，确保最短的停机时间。
• 更好的负载分配：在绕组之间均匀分配功率，以实现平衡的三相性能。
限制
• 无中性点：不能直接供电单相负载。
• 接地复杂：需要特殊的接地或监控方法来检测故障。
三角形-星形变压器配置
| 配置 | 典型用途 | 主要功能 |
|---|---|---|
| Δ–Y（升压） | 发电系统 | 提高电压以提高传输效率。 |
| Y–Δ（降压） | 工业或公用事业变电站 | 降低配电用的传输电压。 |
| Δ–Δ | 电机驱动和高负载系统 | 确保稳定的三相性能并允许开放增量备份。 |
| Y–Y | 平衡负载应用 | 为敏感电子电路提供中性连接。 |
Delta 和 Wye 系统中的接地和中性行为
| 接地类型 | 系统用于 | 主要目的 |
|---|---|---|
| 坚实的地面 | 瓦伊 | 提供低电阻故障路径和即时故障清除。 |
| 转角地 | 达美航空 | 单相接地，以便于故障检测并降低过压风险。 |
| 浮动（不接地） | 达美航空 | 在单个线对地故障期间保持系统运行;适合连续服务。 |
| 电阻接地 | 瓦伊 | 限制故障电流大小，防止设备损坏。 |
相移和矢量群行为
在三相变压器中，三角形 （Δ） 和星形 （Y） 连接在初级和次级电压之间产生 30° 相移。这种角度差异会影响变压器的并联运行方式以及系统之间的电力流动方式。
• Δ–Y 配置：次级电压领先初级电压 +30°，这在连接发电机和输电线路的升压变压器中很常见。
• Y-Δ 配置：次级电压落后于初级电压 –30°，这在为工业负载供电的降压变压器中很典型。
谐波行为和电能质量
| 方面 | Delta （Δ） 系统 | 星形 （Y） 系统 |
|---|---|---|
| 三重谐波 | 包含在闭合的 Delta 环路内;不要到达供应线。 | 流过中性线，可能导致电压失真。 |
| 线路电流质量 | 更平滑、更清洁，非常适合大型电机或整流器负载。 | 如果中性线未正确接地或平衡，可能会出现轻微失真。 |
| 最佳用途 | 重型电机驱动器、整流电路和电源转换器。 | 混合负载与电子、照明和单相设备。 |
负载平衡和中性电流行为
星形 （Y） 系统
配备中性导体的 Wye 系统可以安全地将不平衡电流返回到源。这有助于保持稳定的相电压，即使负载在不同相位之间有所不同。中性线提供了一个参考点，可防止电压漂移并最大限度地减少设备应力。
Delta （Δ） 系统
Delta 连接没有直接中性线，但闭环允许不平衡电流的内部循环。虽然它们可以很好地耐受轻微的不平衡，但一相上的过大负载会导致循环电流，导致过热和效率降低。
Delta 与 Wye 系统中的并行作
当两个或多个变压器协同工作时，必须正确匹配它们才能安全地分担电力负载。在三角形 （Δ） 和星形 （Y） 系统中，即使是接线或电压的微小差异也会导致负载分配不均匀或绕组中的额外热量。为了平稳可靠地运行，变压器需要满足几个关键条件：
• 相同的电压比：两个变压器应将电压升压或降压相同的量。
• 相同的矢量组：内部绕组布置必须匹配才能保持相同的相移。
• 相同相序：电流流过每相的顺序必须对齐。
• 相似的阻抗：它们对电流的电阻应接近平衡负载。
兼容组合不兼容
| 兼容组合 | 不兼容 |
|---|---|
| Δ–Δ 与 Δ–Δ | Δ–Y 与 Y–Δ |
| Y-Y 与 Y-Y | 具有不同矢量组的变压器 |
为 Delta 与 Wye 系统选择正确的设置
• 确定系统的主要用途——传输、分配或本地化使用。
• 对于输电变电站，使用 Δ-Y 连接来有效提高电压并保持电气隔离。
• 对于工业设施，选择 Δ-Δ 或 Y-Δ 配置来处理重电机负载并确保平衡的三相运行。
• 对于商业建筑，选择 Y-Y 连接以包括一个中性点，用于为单相和三相电路供电。
• 对于可再生能源系统，使用 Δ-Y 设置来减少谐波并保持与电网的稳定相位对齐。
• 在最终确定系统布局之前确认接地需求和负载平衡。
结论
Delta 和 Wye 变压器连接以不同的方式工作，但在电力系统中都是基本的。Delta 适用于重负载，而 Wye 支持稳定的接地和混合电压。正确的选择取决于电压水平、负载类型、接地需求和系统设计。了解它们的优势可确保安全可靠的配电。
常见问题解答
Delta 系统可以转换为 Wye 吗？
是的。Delta 系统可以通过重新连接变压器绕组或更换变压器转换为 Wye。作前必须进行正确的接地和电压计算。
为什么台达更适合电机负载？
台达提供更高的启动扭矩，因为每相都接收全线电压，因此最适合重型工业电机。
未接地的台达系统是否需要接地故障监测？
是的。未接地的 Delta 系统可以在接地故障期间继续运行，但如果没有监控，它们可能会产生危险的过电压和绝缘故障。
为什么星形系统需要中性导体？
中性线允许 Wye 系统为单相负载供电，并在负载在各相不均匀时保持电压平衡。
Delta 和 Wye 哪个更适合长距离传输？
Wye 更适合长距离传输，因为它支持高电压水平，提供接地，并提高安全性和稳定性。
台达和星形变压器可以并联运行吗？
是的，但前提是它们在电压比、矢量组、相序和阻抗方面匹配。否则，它们将遭受负载不平衡和过热。