Transformator Delta Wye: Wie man ihn verkabelt

Wenn Sie auf ein Datenblatt für Transformatoren zugreifen, das dreiphasige Transformatoren beschreibt, werden Sie entweder Dyn11 oder Ynd11 begegnen. Einige andere Datenblätter für Transformatoren könnten unterschiedliche Bezeichnungen verwenden, aber sie beziehen sich alle auf die Vektorguppe der Transformatoren. Das bedeutet, dass eine Delta-Verbindung (Δ) für eine Seite des Transformators verwendet wird, während eine Stern-Verbindung (Y) für die andere Seite genutzt wird. Die Delta-Stern-Verbindung ist die weltweit beliebteste Transformatorverbindung, da sie es dem Transformator ermöglicht, zwei Hauptfunktionen auszuführen, nämlich die Spannung zu erhöhen oder zu verringern und einen geerdeten Neutralleiter für die Sternseite zu schaffen.

Kurze Erklärung: Ein Delta-Stern-Transformator ist so konstruiert, dass es drei Hauptwicklungen gibt, die in Delta (ohne Neutralleiter) verbunden sind, und drei sekundäre Anschlüsse (oder Wicklungen), die in Stern (mit einem Abgriffspunkt am Stern) verbunden sind, wodurch beide Möglichkeiten zur Spannungsumwandlung ermöglicht werden, während ein geerdeter Neutralleiter auf der Sternseite bereitgestellt wird. Diese Art der Verbindung wird typischerweise für Verteilungszwecke verwendet, da sie sowohl Spannungsänderungen als auch einen stabilen Neutralleiter (am Stern) für einphasige Lasten ermöglicht und die Blockierung von Triplen-Harmonischen und Nullfolgenströmen von einer Seite zur anderen erzwingt.

Was ist ein Delta-Stern-Transformator?

Ein dreiphasiger Transformator besteht aus drei Haupt- und drei Sekundärwicklungen, und in jedem Fall ermöglicht diese Anordnung zwei verschiedene Arten von Konfigurationen. Die erste Option sind Delta (Δ) Verbindungen, bei denen die Wicklungen in einer dreieckigen Form miteinander verbunden sind (somit ist es elektrisch geschlossen), wodurch das Konzept eines Neutralpunkts vollständig vermieden wird, und die Anschlussklemmen mit den Spitzen des Dreiecks verbunden werden. Die zweite Option ist die sogenannte Stern (Y) Verbindung, bei der der gemeinsame Punkt (Neutralleiter), an dem die Wicklungen zusammenkommen, mit den Klemmen verbunden ist. Mit anderen Worten, die Verbindung muss entweder über die Delta-Konfiguration auf der Primärseite (häufig in Bezug auf die Spannung definiert) oder über die Delta-Stern-Transformator-Konfiguration erfolgen; das heißt Dyn.

Die andere Möglichkeit besteht darin, eine Stern-Primärverbindung mit einer Delta-Sekundärverbindung in Situationen wie Erzeugungsstationen zu haben, wo Hochspannung erzeugt wird oder sogar in industriellen Standardanwendungen. Die Definition der Vektorguppe ist entscheidendes Wissen; das bedeutet, sie umreißt die Arten von Sternwicklungen in Bezug auf die Delta-Verbindungen, was zu einer Phasenverschiebung zwischen ihnen führt, sodass ein Transformator-Typ in mehreren Systemen verwendet werden kann. Unser Transformator-Vektorgruppenleitfaden erklärt das Codesystem vollständig.

Wann benötigen Sie die Delta-Stern-Verbindung?

Sie benötigen eine Delta-Stern-Verbindung in Fällen, in denen drei Bedingungen erfüllt sind: die Umwandlung von dreiphasiger Energie, die Anforderung eines Neutralleiters auf einer Seite und die Notwendigkeit, Probleme aufgrund von Stern-Stern-Verbindungen zu lösen. Häufige Fälle sind:

• Mittlere Primärspannung Verteilung von Hochspannung auf ein vieradriges Niederspannungssystem (400/230V-Stern in Europa/Asien/Australien oder 120/208V-Stern in Nordamerika), das den Neutralleiter bereitstellt, um einphasige Lasten zu versorgen.
• Industrie 480V auf 120/208V (480V Delta oder Stern Werkstromversorgung, die eine Delta-Stern-Transformator-Einheit speist, die 120/208V Stern für Steckdosen, Steuerungen und Beleuchtung bereitstellt).
• Erzeugung (Ynd), bei der der Stator des Stern-Generators auf eine delta-verbundene Hochspannungsversorgung angehoben wird, wobei der geerdete Neutralleiter genutzt wird, um Erdschlussgefahren zu regulieren.
• Harmonische Isolation wird ermöglicht, indem die Delta-Wicklung verwendet wird, um Triplen-Harmonische im System einzufangen und zu verhindern, dass sie zur Quelle zurückzirkulieren.

Wenn Ihre Anwendung einen geerdeten Neutralleiter auf einer Seite erfordert – was die meisten tun, da dies der Weg ist, um den Neutralleiter für einphasige Anwendungen zu erhalten – ist Delta-Stern typischerweise die geeignete Lösung. Wenn beide Seiten ungeerdet sein müssen oder Sie keinen Neutralleiter benötigen, kann Delta-Delta ausreichen – unser Delta-Delta vs Delta-Stern Vergleich behandelt die Alternativen.

Warum es der Standard ist: Der Ingenieurfall

Drei Gründe rechtfertigen die Verwendung der Stern-Delta-Transformatorverbindung:

• Ein geerdeter Stern-Neutralleiter ist entscheidend in einem Transformator, der entweder eine zweiphasige Beleuchtungslast, eine Überlastung der Linien-Erde-Spannung oder ausreichenden Erdschluss-Schutz bietet; der geerdete Neutralleiter der Sternseite bietet dies, während der Delta-Delta-Transformator dies aufgrund des Fehlens eines geerdeten Neutralleiters für die Sternseite nicht kann.
• Isolation von harmonischen und Nullfolgenströmen: Der Delta-Stern-Transformator bietet Mittel zur Eliminierung von Triplen-Harmonischen und Nullfolgenkombinationen, indem er einen zirkulierenden Strompfad in der Delta-Wicklung bereitstellt, wodurch mögliche Heizwirkungen von Triplen-Harmonischen vermieden werden, die aus anderen Konfigurationen resultieren, wenn ein geerdeter Stern-Transformator ohne Delta-Wicklung verwendet wird.
• Die Sternseite kann entweder effektiv oder durch Impedanz geerdet werden, um den Erdschlussstrom zu begrenzen und sowohl den Transformator als auch das gesamte System zu schützen.

Der Preis, den man für die oben genannten Vorteile zahlen muss, ist eine Phasenverschiebung von 30 Grad zwischen den Primär- und Sekundäranschlüssen, die je nach dem Vektorgroup des Transformators, der eine Uhrzeigersinn/gegen den Uhrzeigersinn-Betrieb erfordert – d.h. Dyn11 oder Dyn1 – variiert. Dies hat eine erhebliche Bedeutung bei Parallelbetrieben, bei der Einstellung von Schutzrelais, in Verbindung mit Lasten, die eine festgelegte Phasenbeziehung zueinander erfordern; daher die Bedeutung der im Typenschild genannten Vektorgroup, die bei der Inbetriebnahme des Transformators überprüft wird.

Werkzeuge und Sicherheit, bevor Sie beginnen

Wenn es um die Verkabelung von Delta-Stern-Transformatoren geht, bedeutet die Arbeit mit Hochenergiegeräten, dass Sie strenge Richtlinien befolgen müssen.

• Schalten Sie die Stromversorgung des Transformators sowie aller daran angeschlossenen Schaltungen ab und sperren Sie sie, bis Sie nachweisen können, dass es sicher ist, von jedem Anschluss aus mit einem Spannungsmesser zu arbeiten.
• Persönliche Schutzausrüstung (PSA): Sie müssen arc-rated Kleidung, isolierte Handschuhe, die für die Spannung, mit der Sie arbeiten, geeignet sind, und Gesichtsschutz tragen, da die Anschlüsse des Transformators sehr hohe Spannungsbögen erzeugen können.
• Werkzeuge: isolierte Schraubendreher und -schlüssel, ein Drehmomentschlüssel für die Anschlussbeschläge, ein Phasenprüfer, ein Voltmeter (viele Kategorien verfügbar, also vorsichtig sein), ein Isolationswiderstandsmesser und ein Transformator-Drehzahlverhältnis (TTR) Tester, falls Sie einen zur Verfügung haben.
• Typenschild und Zeichnungen: Sie müssen ein Typenschild haben, das die Vektorgruppen, Abgriffseinstellungen und Anschlussdiagramme des Herstellers angibt. Verdrahten Sie nicht aus dem Gedächtnis oder aus Vermutungen.
• Nur qualifiziertes Personal: Dies ist nur die Aufgabe eines Elektrikers; die folgenden Schritte dienen nur zur Anleitung, und wenn Sie eine nicht lizenzierte Person mit dieser Arbeit beauftragen, setzen Sie sich einem großen Haftungsrisiko für alle Ergebnisse aus.

Schritt-für-Schritt Verdrahtung

In der repräsentativsten Situation von Delta-Primär (H1-H2-H3), Wye-Sekundär (X0 Neutral, X1-X2-X3):

• Überprüfen Sie die Vektorguppe und den Anschlusskreis aus dem Datenblatt und dem Typenschild des Geräts (wie Dyn11) und überprüfen Sie auch die Abgriffposition auf der Primärwicklung für die tatsächliche Spannungsversorgung.
• Schließen Sie das Primärdelta an: Verbinden Sie die Enden der Wicklungsdrähte, um das geschlossene Delta zu erstellen, z. B. H1 Ende zu H2 Anfang, H2 Ende zu H3 Anfang, H3 Ende zu H1 Anfang, und verbinden Sie drei Phasenleitungen (A, B, C) mit den drei Ecken des Deltas über Schutzeinrichtungen (Sicherungen/Schalter). Das Delta-System hat kein Neutral und ist kein geerdetes System.
• Schließen Sie das Sekundär in Wye an: Verbinden Sie alle Wicklungsdrähte von X1, X2 und X3 am Neutralpunkt X0, und nehmen Sie dann drei Leitungen (a, b und c) vom offenen Ende für Schutz und Sammelschiene. Verbinden Sie den X0 Neutralboden mit der Neutral-Sammelschiene.
• Erden Sie das Neutral gemäß dem Systemdesign: Verbinden Sie X0 (über die Neutral-Sammelschiene) mit dem Erdungselektrode des Systems. Der Erdungsdraht muss gemäß dem Code dimensioniert sein (und unser Artikel zu den Grundlagen der Transformatorerdung bietet hierzu Hinweise); die Verbindung ist am Transformator oder am ersten Trennschalter und nicht zur Last herzustellen.
• Erdung des Gehäuses und des Kerns: Die Erdung des Tanks/Rahmens und des Kerns sollte im selben Erdungssystem erfolgen.
• Aktivieren und Überprüfen: Führen Sie die unten angegebenen Tests durch, schließen Sie die primären Schutzeinrichtungen und messen Sie die Sekundärspannung und die Phasenrotation vor dem Lastanschluss.

Nun, im Falle der umgekehrten (Ynd, Generator-Hochspannung) Konfiguration, werden die Rollen umgekehrt, wobei das Wye als primäres Neutral fungiert, das gemäß dem Generatordesign geerdet werden muss, und das Delta-System bleibt nur unter sekundärer Konfiguration. Unser dreiphasiger Transformatorbereich.

umfasst die standardmäßigen Konfigurationen, die ab Lager verfügbar sind, mit den Vektorgruppendetails für Versorgungs-Transformatoren in der Verteilungssektion des Katalogs.

Vor der Inbetriebnahme führen Sie die folgenden Tests durch. Sobald Sie die Einheit zum ersten Mal mit Strom versorgt haben, führen Sie die Tests erneut durch:

• Isolationswiderstand: Messen Sie den Widerstand zwischen Primär-Neutral, Sekundär-Neutral und Primär-Sekundär-Isolationswiderständen. Stellen Sie sicher, dass die Aufzeichnungen mit den vom Hersteller vorgeschriebenen Mindestwerten übereinstimmen. Wenn ein niedriger Wert festgestellt wird, muss sofort gehandelt werden, um die Angelegenheit zu untersuchen, bevor die Einheit mit Strom versorgt wird.
• Kontinuitäts- und Polaritätstest: Stellen Sie sicher, dass jede Wicklung aktiv ist und keine offene Ecke vorhanden ist, und dass gleichzeitig der Wye-Neutralpunkt zwischen allen Wicklungen verbunden ist.
• Übersetzungsverhältnis-Test (TTR): Vergleichen Sie das Übersetzungsverhältnis mit dem auf dem Typenschild des Transformators angegebenen.
• Inbetriebnahme-Test: Messen Sie die Linien-zu-Linien- und Linien-zu-Neutral-Spannungen über den Transformator auf beiden Seiten des Transformators. Auf der Wye-Seite sollte die Spannung √3 mal die Spannung sein, die am Linienneutral des Transformators gemessen wurde. Überprüfen Sie auch, ob der Neutralpunkt geerdet ist; und auch die Phasenrotation für die Transformatoren.
• Neutralstromprüfung: Wenn ein Neutralstrom durch den Neutralleiter fließt, bedeutet dies, dass eine unausgeglichene Last am Transformator vorliegt. Ein ordnungsgemäß gestalteter Wye-Transformator verhält sich korrekt.

Ein strukturiertes Abnahmetestset — Isolierung, Verhältnis, Polarität und unter Spannung stehende Prüfungen — ist Teil jeder ordnungsgemäßen Inbetriebnahme; unser Transformator-Testleitfaden listet die vollständige Suite und die Prüfstandards für jeden auf.

Häufige Fehler und wie man sie vermeidet

• Erdung des Delta: Eine Delta-Wicklung hat keinen Neutralpunkt und sollte daher an keinem Wicklungspunkt geerdet werden. Tatsächlich führt die Erdung einer der Phasen oder einer beliebigen Abgriffverbindung an der Wicklung zu einem unbeabsichtigten und potenziell gefährlichen geerdeten System. Die Delta-Seite ist so konzipiert, dass sie ungeerdet bleibt.
• Vernachlässigung des Neutralpunkts der Wye oder falsches Anschließen: Die meisten schwebenden Neutralbedingungen führen zu unvorhersehbaren und abnormalen Spannungen. Dies kann dazu führen, dass einige Geräte beschädigt werden und Spannungsniveaus auf dem Neutralleiter zur Erde entstehen.
• Vernachlässigung der 30-Grad-Phasenverschiebung: Wenn zwei Transformatoren parallel mit unterschiedlichen Vektorgruppen verbunden sind, können schwere zirkulierende Ströme auftreten und die Transformatoren beschädigen. Überprüfen Sie, ob die Vektorgruppen kompatibel sind.
• Umkehren der Phasenfolge: Wenn zwei der Phasen auf der Primärseite umgekehrt sind, wird die sekundäre Phasenrotation ebenfalls umgekehrt und alle an den Transformator angeschlossenen Geräte arbeiten falsch. Überprüfen Sie immer die Phasenrotation.
• Auswahl des falschen Abgriffs: Das Anschließen des falschen Abgriffs auf der Primärseite des Transformators führt ebenfalls zu einem fehlerhaften Ausgang. Stellen Sie immer sicher, dass Sie die richtige Primärabgriffseinstellung ausgewählt haben, bevor Sie den Transformator einschalten.
• Unter Spannung arbeiten: Da der Transformator ein Hochenergiegerät ist, spielt es keine Rolle, ob das System korrekt verkabelt ist, wenn jemand dabei verletzt wird. Denken Sie immer daran, zu sperren, zu kennzeichnen und mit qualifiziertem Personal zu arbeiten.

Häufig gestellte Fragen

Was macht ein Delta-Wye-Transformator?

Ein Delta-Wye-Transformator überträgt dreiphasige Spannung von einer Delta-Konfiguration (ohne Neutralleiter) zu einer Wye-Konfiguration (die Wye-Konfiguration bietet einen geerdeten und stabilen Neutralleiter), der dazu dient, Spannungen beider Art in die andere umzuwandeln und einen stabilen Neutralleiter für einphasige Lasten aufrechtzuerhalten. Er wird für Zwecke der Stromverteilung verwendet, wobei beispielsweise die Spannungsumwandlung von einem Delta von 10 kV auf 400 oder 230 V Wye erfolgt. Wie bereits erwähnt, dienen Delta-Wye-Transformatoren dazu, Triplen-Harmonische oder Nullfolgenströme zu isolieren.

Wie erkennt man, ob 480 Delta oder Wye ist?

Bestimmen Sie die Spannung. Im Fall eines 480V Delta-Systems gibt es kein neutrales System, sodass die Linien-zu-Linien-Spannung 480V beträgt. Andererseits verwendet das 480 V Wye-System einen Neutralleiter, und die Spannung wird bestimmt, indem 480 durch die Quadratwurzel von drei geteilt wird, was 277V von jeder Phase zum Neutralleiter ergibt. Sie können das Vorhandensein eines Neutralleiters überprüfen und die Spannung zwischen der Linie und der Neutralspannung messen; wenn der ermittelte Wert 277V beträgt, ist das System Wye, und wenn der Neutralleiter nicht vorhanden ist, wird das Delta-System verwendet.

Ist 240V Wye oder Delta?

In Nordamerika verwenden 240V dreiphasige Systeme normalerweise die Delta-Konfiguration, es sei denn, das Wye-System wird für kommerzielle Anwendungen verwendet. Es umfasst entweder das Delta-Format von 240V oder das Center-Tap-Delta mit einer Eingangsspannung von 240/120 V. Die Existenz von Delta hängt jedoch vom Typenschild ab. Wenn ein Neutralleiter vorhanden ist, dann ist es Wye.

Wie verkabelt man einen Delta-Wye-Transformator?

Um einen Delta-Wye-Transformator zu verkabeln, verwenden Sie 3-phasige Drähte, die mit den Transformatoren verbunden sind, um sicherzustellen, dass alle Punkte, die mit jedem Transformator verbunden sind, einen Neutralleiter haben.

Referenzen

• IEEE C57 — Transformatorstandards (Vektorgruppen, Tests, Anwendungen)
• NFPA 70 — National Electrical Code (Transformatorinstallation, Erdung)
• OSHA 1910.269 — Sicherheit bei der Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie
• IEC 60076 — Leistungstransformatoren (Vektorgruppen, Nennwerte)
• ANSI — Transformatorstandards und Anwendungshinweise

Fazit

Der Delta-Wye-Transformator dient als die gängige Art der elektrischen Verbindung, da er die Lösung für die beiden Probleme bietet, mit denen jedes Verteilungsnetz konfrontiert ist. Er schaltet die Spannung um und schafft einen geerdeten Neutralleiter, während das Delta die Harmonischen und Nullfolgenströme absorbiert, bevor Schäden an der Quelle auftreten können. Es gibt sechs Schritte, um diese Verbindung korrekt herzustellen: Bestimmen Sie die Vektorgruppe, erstellen Sie eine Delta-Schleife, die nicht geerdet ist, verbinden Sie den Neutralleiter des Wye, erden Sie diesen Neutralleiter, überprüfen Sie mit Isolierung, Verhältnissen und Drehungstests, und vergessen Sie schließlich nicht die 30° Phasenverschiebung für das Parallelisieren. Wenn Sie alle sechs Schritte ausführen, wird der Dyn11 auf dem Typenschild zu einem Transformator, der über Jahre hinweg einen Service für ein Gebäude, eine Einrichtung oder eine Gemeinde bereitstellen kann und dabei von seiner einfachen und zuverlässigen Delta-Wye-Konnektivität profitiert.