在电力配电系统中，三相变压器的联结方式直接影响系统可靠性和负荷管理。理解三角形（Delta）和星形（Wye）联结的权衡取舍，能帮助工程师优化性能。在工业和商业应用中，理解三相变压器的绕组联结方式对于优化性能、管理多样化负荷以及控制成本至关重要。每种联结方式都为特定应用提供独特的优势。通过了解三角形-三角形（Delta-Delta）、星形-星形（Wye-Wye）、三角形-星形（Delta-Wye）和星形-三角形（Wye-Delta）四种联结的权衡，并选择合适的冷却方式，工程师能够有效优化系统性能、管理不同类型负荷并控制项目成本。
决定系统性能的工程决策
在配电系统设计中，变压器绕组联结方式从根本上决定系统性能。联结组别（三角形-三角形、星形-星形、三角形-星形或星形-三角形）影响变压器处理不平衡负荷、为单相设备提供中性线连接以及适应不同电压需求的能力。除了联结方式选择外，三相一体式变压器相比三台单相变压器具有显著优势。通过将三相绕组绕在同一铁芯上，制造商能更高效利用铜和铁，在相同伏安（VA）容量下实现更小、更轻、更经济的单元。然而，这些效率优势只有在联结方式与应用具体需求匹配时，才能转化为可靠的系统性能。为制造工厂、数据中心或商业建筑选型变压器的工程师，必须理解绕组联结方式如何影响负荷管理、接地选项和电压供应。
理解三角形和星形绕组联结
三相变压器设计的基础是两种基本联结类型：三角形（Delta）和星形（Wye）。三角形联结将三个变压器绕组首尾相连，形成闭合三角形回路，无中性点。线电压等于电源电压，相电流约为线电流的58%（1/√3）。三角形联结特别适合大容量不平衡负荷，因为一次侧能为输入电源提供更好的电流平衡。三角形联结无中性点，可直接服务三相负荷，也可通过任意两相间供电单相负荷。中心抽头三角形联结可提供多电压等级和中性点。星形联结将每个绕组的一端连接到中心中性点，另一端分别连接到三相之一。这种四线制系统天然具备双电压能力，可提供线-线电压供三相设备使用，线-中性电压供单相负荷使用，同时具有可接地的原生中性点。
联结方式选项：匹配应用场景
通过组合三角形和星形联结，工程师可从四种标准组别中选择。
n三角形-三角形（D/d）在需要连续供电的应用中性能稳健。如果一个线圈故障，剩余两个仍可提供约三分之二容量的三相电力。该组别适合低压大电流应用，以及停电成本高昂的场所。但它需要更多匝数，成本较高，且无中性线连接，仅限于纯三相负荷。
n在四种组别中，星形-星形（Y/Y）最经济。原副边均有中性线连接，可为三相和单相负荷提供双电压供电。原副边电压无相位移，便于并联运行。但需仔细平衡单相负荷，且更容易将谐波噪声从电源传导至负荷侧。
n星形-三角形（Y/d）适合输电线路末端的降压应用。星形一次侧使单个线圈承受电压降低√3倍，从而减少匝数和绝缘要求。虽然接地中性点在高压应用中提供安全优势，但需考虑30度相移以及对单个线圈故障的敏感性。
n一次侧三角形、二次侧星形（D/y）的联结已成为商业、工业和高密度住宅配电应用的首选。它既能提供三相电力又能提供单相电力，同时向发电侧呈现平衡负荷。该组别还能有效抑制谐波噪声传至二次侧。
三角形-星形：工业配电标准
在制造工厂中，此类变压器为大型三相电机驱动器以及单相可编程逻辑控制器（PLC）和操作界面供电。在数据中心，D/y组别特别有价值，因为三角形一次侧可抑制不间断电源（UPS）和服务器等IT设备产生的三次谐波畸变，防止干扰传回电网。星形二次侧的中性点提供可靠接地，确保电压稳定，避免影响服务器运行。商业建筑使用D/y变压器从单一配电点为暖通空调（HVAC）设备、电梯、照明和插座回路供电。常见电压组合包括480V/277V（北美工业）、208V/120V（商业）、600V/347V（加拿大）和400V/230V（国际）系统。
选型D/y变压器时，工程师必须考虑其对单个线圈故障的敏感性。一旦一个线圈故障，整个变压器可能无法运行。此外，原副边电压间30度相移在变压器并联或某些整流装置中需特别注意，可能导致直流回路纹波增加。
干式vs油浸式：根据应用匹配冷却方式
除绕组联结外，干式与油浸式变压器的选择主要取决于功率和电压等级。
干式变压器以空气为冷却介质，主要分为两类。开口式单元采用暴露的树脂浸渍铁芯和线圈，额定电压至1000V、容量至500kVA；铸树脂线圈型额定电压至36kV、容量至40MVA。此类变压器适合防火安全要求严格的应用，如医院、学校、办公楼和环境控制严格的场所。它们维护需求少，便于检查内部连接。
油浸式变压器将铁芯和线圈浸没在特种矿物油中，置于真空密封金属容器内，额定电压从6kV至1500kV，功率容量可超过1000MVA。液体冷却效率远高于空气，可在更小体积下处理更高电压和负荷。但需配备围挡系统、定期油样检测以及额外的防火安全措施。
做出正确选择
选择最优联结方式需平衡中性线连接、负荷需求、电压比以及环境约束。工程师还应使用需量系数和多样性系数评估总接入负荷，而非仅依赖铭牌容量，以避免昂贵的过大选型或影响性能的过小选型。在商业和工业应用中，D/y组别仍是行业首选。
原文链接：https://www.powermag.com/selecting-the-right-three-phase-transformer-configuration-a-decision-guide-for-power-distribution-systems/
作者：Anthony Kourtessis
本文已进行编译。
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