Delta （Δ） 和 Wye （Y） 是三相電力系統中使用的兩個主要變壓器連接。它們影響電壓的輸送方式、電流的流動方式以及系統處理接地和負載平衡的方式。每種連接都有特定的用途和優點。本文在簡單、詳細的部分中解釋了它們的差異、行為和正確應用。
三角洲和瓦伊概述
變壓器的連接類型決定了電流如何流過其三相繞組。在 Delta （Δ） 連接中，繞組以閉合三角形連接，每個角充當相連接的點。這種類型的連接有助於在整個系統中均勻供電並保持電流平衡。在星形 （Y） 連接中，每個繞組的一端連接以形成一個中性點。此設置提供兩種類型的電壓，即線對線和線對中性線，使其對於需要更高和更低電壓的系統非常有用。根據系統的需求，每種連接類型都有其自身的優勢，例如穩定性、絕緣等級和接地方法。
星形連接
星形 （Y） 連接將三個變壓器繞組中的每一個的一端連接到公共中性點，而另一端連接到三相線。此設置提供線對線和線對中性電壓，最適合為單相和三相設備混合供電的系統。
優點
• 雙電壓供應：為單相負載提供線對中性電壓，為三相負載提供線對線電壓。
• 接地穩定性：允許固接、電阻或電抗接地，提高安全性和故障保護。
• 降低絕緣應力：與線電壓相比，每個繞組的相電壓較低，從而降低了絕緣要求。
• 平衡負載分佈：即使在不平衡負載條件下，中性點也有助於保持對稱性。
三角洲連接
三角形 （Δ） 連接將每個變壓器繞組端對端連接起來，形成一個封閉的三角形環路。與 Wye 系統不同，它沒有中性點，非常適合三相負載占主導地位的重型和工業系統。閉環設計在高負載和故障條件下提供強大的電流循環和更好的性能。
優點
• 高啟動扭矩：支持需要高浪湧電流的大型電機。
• 諧波遏制：三重諧波仍被困在迴路內，防止電源線失真。
• 服務連續性：即使一相發生故障，也可以繼續以開放增量模式運行，確保最短的停機時間。
• 更好的負載分配：在繞組之間均勻分配功率，以實現平衡的三相性能。
限制
• 無中性點：不能直接供電單相負載。
• 複雜接地：需要特殊的接地或監控方法來檢測故障。
Delta-Y 變壓器配置
| 組態 | 典型用途 | 主要功能 |
|---|---|---|
| Δ–Y（升壓） | 發電系統 | 提高電壓以提高傳輸效率。 |
| Y–Δ（降壓） | 工業或公用事業變電站 | 降低配電用的傳輸電壓。 |
| Δ–Δ | 馬達驅動和高負載系統 | 確保穩定的三相性能並允許開放增量備份。 |
| Y–Y | 平衡負載應用 | 為敏感電子電路提供中性連接。 |
Delta 和 Wye 系統中的接地和中性行為
| 接地類型 | 用於 | 主要目的 |
|---|---|---|
| 堅實的地面 | 懷伊 | 提供低電阻故障路徑和即時故障清除。 |
| 轉角場地 | 三角洲 | 將一相接地，以便於故障檢測並降低過壓風險。 |
| 浮動（未接地） | 三角洲 | 在單個線對地故障期間保持系統運行;適合連續服務。 |
| 電阻接地 | 懷伊 | 限制故障電流幅度，防止設備損壞。 |
相移和向量群行為
在三相變壓器中，三角形 （Δ） 和星形 （Y） 連接在初級和次級電壓之間產生 30° 相移。這種角度差異會影響變壓器的並聯運作方式以及系統之間的電力流動方式。
• Δ-Y 配置：次級電壓領先初級電壓 +30°，這在連接發電機和輸電線路的升壓變壓器中很常見。
• Y-Δ 配置：次級電壓落後初級電壓 –30°，這在為工業負載供電的降壓變壓器中很常見。
諧波行為和電能品質
| 方面 | Delta （Δ） 系統 | 星形 （Y） 系統 |
|---|---|---|
| 三倍諧波 | 包含在封閉的 Delta 環路內;不要到達供應線。 | 流過中性線，可能導致電壓失真。 |
| 線路電流品質 | 更平滑、更乾淨，非常適合大型馬達或整流器負載。 | 如果中性線未正確接地或平衡，可能會出現輕微失真。 |
| 最佳用途 | 重型電機驅動器、整流器電路和電源轉換器。 | 電子、照明和單相設備的混合負載。 |
負載平衡和中性電流行為
星形 （Y） 系統
Wye 系統配備中性導體，可以安全地將不平衡電流返回到電源。這有助於保持穩定的相電壓，即使負載在不同相位之間有所不同。中性線提供了一個參考點，可防止電壓漂移並最大限度地減少設備應力。
Delta （Δ） 系統
Delta 連接沒有直接中性線，但閉環允許不平衡電流的內部循環。雖然它們可以很好地耐受輕度不平衡，但一相上的過大負載會導致循環電流，導致過熱和效率降低。
Delta 與 Wye 系統中的並行操作
當兩個或多個變壓器協同工作時，它們必須正確匹配才能安全地分擔電力負載。在 Delta （Δ） 和 Wye （Y） 系統中，即使是接線或電壓的微小差異也會導致負載分配不均勻或繞組中出現額外的熱量。為了平穩可靠運行，變壓器需要滿足幾個關鍵條件：
• 相同的電壓比：兩個變壓器應將電壓升壓或降壓相同的量。
• 相同的向量群組：內部繞組排列必須相符，才能保持相同的相移。
• 相同相序：電流流過每相的順序必須對齊。
• 相似的阻抗：它們對電流的電阻應接近平衡負載。
相容組合不相容
| 相容組合 | 不相容 |
|---|---|
| Δ–Δ 與 Δ–Δ | Δ–Y 與 Y–Δ |
| Y–Y 與 Y–Y | 具有不同向量組的變壓器 |
為 Delta 與 Wye 系統選擇正確的設置
• 確定系統的主要目的——傳輸、分發或本地化使用。
• 對於輸電變電站，使用 Δ-Y 連接來有效提高電壓並保持電氣隔離。
• 對於工業設施，選擇 Δ-Δ 或 Y-Δ 配置來處理重電機負載並確保平衡的三相運行。
• 對於商業建築，請選擇 Y-Y 連接以包括一個中性點，用於為單相和三相電路供電。
• 對於再生能源系統，使用 Δ-Y 設定來減少諧波並保持與電網的穩定相位對齊。
• 在最終確定系統佈局之前確認接地需求和負載平衡。
結論
Delta 和 Wye 變壓器連接以不同的方式工作，但在電力系統中都是基本的。Delta 對於重負載很強，而 Wye 則支持穩定的接地和混合電壓。正確的選擇取決於電壓等級、負載類型、接地需求和系統設計。了解它們的優勢可確保安全可靠的配電。
常見問題
Delta 系統可以轉換為 Wye 嗎？
是。Delta 系統可以通過重新連接變壓器繞組或更換變壓器轉換為 Wye。操作前必須進行正確的接地和電壓計算。
為什麼台達更適合電機負載？
Delta 提供更高的啟動扭矩，因為每相都接收全線電壓，因此最適合重型工業電機。
未接地的 Delta 系統是否需要接地故障監測？
是。未接地的 Delta 系統可以在接地故障期間繼續運行，但如果沒有監控，它們可能會產生危險的過電壓和絕緣故障。
為什麼 Wye 系統需要中性導體？
中性線允許 Wye 系統為單相負載供電，並在負載跨相不均勻時保持電壓平衡。
Delta 和 Wye 哪個更適合長距離傳輸？
Yye 更適合長距離傳輸，因為它支援高電壓等級、提供接地並提高安全性和穩定性。
Delta 和 Wye 變壓器可以並聯運行嗎？
是的，但前提是它們在電壓比、矢量組、相序和阻抗方面匹配。否則，它們將遭受負載不平衡和過熱。