安全隔離變壓器（K係數變壓器）濾波能力和諧波耐受力的分析!
隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi)俗(su)稱(cheng)安(an)全(quan)隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi)，這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)兩(liang)個(ge)輸(shu)出(chu)端(duan)都(dou)不(bu)接(jie)地(di)，對(dui)地(di)都(dou)是(shi)懸(xuan)浮(fu)的(de)。兩(liang)端(duan)對(dui)地(di)的(de)電(dian)壓(ya)，主(zhu)要(yao)是(shi)感(gan)應(ying)電(dian)壓(ya)。而(er)且(qie)電(dian)壓(ya)不(bu)會(hui)太(tai)高(gao)，另(ling)外(wai)內(nei)阻(zu)大(da)，所(suo)以(yi)人(ren)接(jie)觸(chu)其(qi)中(zhong)一(yi)端(duan)，二(er)次(ci)繞(rao)組(zu)的(de)電(dian)壓(ya)沒(mei)有(you)形(xing)成(cheng)通(tong)路(lu)，所(suo)以(yi)不(bu)會(hui)觸(chu)電(dian)。安(an)全(quan)隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi)中(zhong)的(de)K係數隔離變壓器用於數據中心的精密配電櫃中，起到電源隔離，過濾諧波等作用，上海蓋能電氣有限公司作為一家專注隔離變壓器30餘年的生產廠家，我們簡單的分析一下關於安全隔離變壓器（K係數隔離變壓器）的濾波能力和諧波耐受力。
引文作者:上海蓋能電氣市場部（專注幹式變壓器30年）電話：189 1886 3098（微信同號）
安全隔離變壓器|K係數變壓器
一：安全隔離變壓器分類
1.按輸入輸出接線方式分類：
通常隔離變壓器根據輸出輸入接線方式不同可以分類為：Dyn，Dd，Ynyn，YNd，Dzn，ZNd，Ynzn，Znyn八大類，D或d表示三角接線，Y或y代表星形接線，Z或z代表曲折接線（英文表示：Zig/Zag聯接），大寫表示輸入，小寫表示輸出，N或n表示中性點，通常隔離變壓器，尤其是UPS係統和數據機房變壓器接線方式主要是：Dyn11，Dzn0兩種。
2.按輸出數量分類：
單輸出，雙輸出，多輸出等等，通常隔離變壓器，尤其是UPS係統和數據機房變壓器是單輸出變壓器，對於十二脈整流變壓器或濾波變壓器是雙輸出變壓器，其接線方式是Dyn11d0，也就是說，輸出有獨立隔離的兩組輸出，一組接線方式是Dyn11，另一組是Dd0，兩組輸出相位差為30度(du)，對(dui)於(yu)雙(shuang)輸(shu)出(chu)或(huo)多(duo)輸(shu)出(chu)變(bian)壓(ya)器(qi)，實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)必(bi)須(xu)盡(jin)可(ke)能(neng)保(bao)證(zheng)各(ge)組(zu)負(fu)載(zai)盡(jin)量(liang)相(xiang)等(deng)，否(fou)則(ze)其(qi)濾(lv)波(bo)效(xiao)用(yong)大(da)大(da)降(jiang)低(di)，但(dan)實(shi)際(ji)運(yun)行(xing)中(zhong)要(yao)保(bao)證(zheng)各(ge)組(zu)輸(shu)出(chu)負(fu)載(zai)相(xiang)等(deng)又(you)很(hen)困(kun)難(nan)，基(ji)於(yu)這(zhe)個(ge)原(yuan)因(yin)，多(duo)組(zu)輸(shu)出(chu)隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi)很(hen)少(shao)在(zai)實(shi)際(ji)中(zhong)應(ying)用(yong)。
二：安全隔離變壓器中K係數的涵義：
1.K係數是諧波熱損耗的一個折算係數，通常從1到50，常選用：1、4、7、9、11、13、20、30，最經常選用的是：1、4、13、20。
2.對於供電和用電網絡的涵義： K係數代表供電和用電網絡中諧波的惡劣程度，K係數越高，代表供電和用電網絡中諧波越惡劣，K=1代表供電和用電網絡中不含有任何諧波，全部為基波分量，UPS係統和數據機房的供電和用電網絡為：13和20，K係數不隨負載率變化而變化，隻和網絡諧波頻譜有關。
3.對於用電、供電和送電設備的涵義：K係數代表設備耐受諧波的能力，K係數越高，設備耐受諧波能力越強，K=1daibiaoshebeimeiyoushejinaishourenhexiebodefujiaresunhaodenengli，zhinengzaijibogongkuangzhongcainenganquanyunxing，shebeinaishouxiebodenenglisuifuzailvtigaoerjiangdi，yinci，zaigongdianwangluorongliangbushouxianzhishi，keyixuanyongjiaodarongliangdeshebei，tongguojiangdifuzailvyouxianduditigaoK係數耐受諧波能力，但這隻是一方麵，許多生產廠家和用戶誤以為隻要增大容量就可以，這是一種對K係數耐受諧波能力的片麵理解。
三：K係數引用到變壓器中的目的
通常對K係數在任何供電、用電、songdianwangluoheshebeijunkejiayuyinyong，yinerduiyugebutongleixingbianyaqi，gebutongwendudengjibianyaqi，gebutongjueyuandengjibianyaqizhongjunkeyijiayuyinyong，mudeshiweiletigaobianyaqidekekaoxing，dangran，gebutongleixingbianyaqi，gebutongwendudengjibianyaqi，gebutongjueyuandengjibianyaqizaitongyangxiebogongkuangzhongdenaishouxiebonenglishibutongde，zuizhongquedinggaibianyaqishifoujuyouheshidekangxiebonengliqujueyugaibianyaqizaishejixiebogongkuangxiayunxingdepingjunwenshenghebianyaqineibuzuigaowendudian，ruguoyaozaitongyangdexiebogongkuangxiadadaotongyangdenaishouxiebonengli，shejihezhizaochengbenchabieyeshifeichangda，duiyuganshibianyaqi，youxiewendu、絕緣等級（如130度等級以下和B級絕緣等級以下）的變壓器和有些材料（低密度絕緣絲包線）製造的變壓器是K係數耐受能力無法達到7以上，因而，UPS係統和數據機房變壓器是不能選擇以上的變壓器。
四：提高變壓器K係數耐受能力的主要辦法：
1.變壓器特殊設計，降低或消除變壓器自身對諧波敏感的因數；
2.選擇高溫等級的高密度絕緣漆包銅線（H級180度以上）；
3.降低變壓器自身損耗，提高變壓器效率；
4.選擇具有濾波能力的變壓器，如Dzn0變壓器，和雙輸出變壓器Dyn11d0；
5.在供電容量允許時適當增大變壓器容量，降低設備使用負載率。
五：Dyn11，Dzn0，Dyn11d0隔離變壓器消除諧波的能力分析和比較
1.Dyn11變壓器：
1）輸shu入ru電dian源yuan的de三san次ci諧xie波bo被bei封feng閉bi在zai輸shu入ru三san角jiao繞rao組zu內nei部bu，不bu會hui通tong過guo電dian磁ci感gan應ying傳chuan導dao到dao輸shu出chu端duan，但dan三san次ci諧xie波bo會hui對dui輸shu入ru繞rao組zu產chan生sheng附fu加jia的de三san次ci諧xie波bo熱re損sun耗hao，降jiang低di變bian壓ya器qi的deK係數耐受能力。
2）輸(shu)出(chu)負(fu)載(zai)產(chan)生(sheng)的(de)三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)經(jing)過(guo)輸(shu)出(chu)繞(rao)組(zu)，對(dui)輸(shu)出(chu)繞(rao)組(zu)產(chan)生(sheng)附(fu)加(jia)的(de)三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)熱(re)損(sun)耗(hao)，而(er)且(qie)會(hui)通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)傳(chuan)導(dao)到(dao)輸(shu)入(ru)端(duan)，並(bing)在(zai)輸(shu)入(ru)繞(rao)組(zu)產(chan)生(sheng)附(fu)加(jia)的(de)諧(xie)波(bo)熱(re)損(sun)耗(hao)，降(jiang)低(di)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)K係數耐受能力。
3）輸入電源或輸出負載產生的其他次諧波，主要有5，7，11，13，17，19均會通過電磁感應互相傳導，並在輸入輸出繞組中產生附加的諧波熱損耗，並反饋到電網，降低變壓器的K係數耐受能力。
2.Dzn0變壓器：
1）輸(shu)入(ru)電(dian)源(yuan)的(de)三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)封(feng)閉(bi)在(zai)輸(shu)入(ru)三(san)角(jiao)繞(rao)組(zu)內(nei)部(bu)，不(bu)會(hui)通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)傳(chuan)導(dao)到(dao)輸(shu)出(chu)端(duan)，但(dan)三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)會(hui)對(dui)輸(shu)入(ru)繞(rao)組(zu)產(chan)生(sheng)附(fu)加(jia)的(de)三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)熱(re)損(sun)耗(hao)，降(jiang)低(di)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)K係數耐受能力。
2）輸出負載產生的三次諧波經過輸出繞組，對輸出繞組產生附加的三次諧波熱損耗，但由於輸出繞組是曲折聯接，變壓器輸出繞組每柱（相）均(jun)有(you)兩(liang)組(zu)方(fang)向(xiang)相(xiang)反(fan)數(shu)量(liang)基(ji)本(ben)相(xiang)等(deng)的(de)三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)，電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)得(de)以(yi)基(ji)本(ben)抵(di)消(xiao)，因(yin)而(er)不(bu)會(hui)感(gan)應(ying)到(dao)輸(shu)入(ru)端(duan)，輸(shu)入(ru)繞(rao)組(zu)也(ye)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)附(fu)加(jia)的(de)諧(xie)波(bo)熱(re)損(sun)耗(hao)，由(you)於(yu)UPS係統和數據機房的負載產生的諧波主要為三次諧波（約百分四十以上），因此大大提高變壓器的K係數耐受能力；如負載平衡和三相電壓基本平衡時，變壓器零線上檢測到的零序電流比Dyn11變壓器零線檢測的零序電流小很多，因而，同樣設計截麵的零線銅排，Dzn0變壓器零線銅排損耗小很多，同樣大大提高變壓器的K係數耐受能力。
3）Dzn0變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)零(ling)序(xu)阻(zu)抗(kang)很(hen)小(xiao)，三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)是(shi)零(ling)序(xu)電(dian)流(liu)，因(yin)為(wei)負(fu)載(zai)不(bu)平(ping)衡(heng)和(he)三(san)相(xiang)電(dian)壓(ya)不(bu)平(ping)衡(heng)，將(jiang)會(hui)降(jiang)低(di)濾(lv)除(chu)三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)的(de)比(bi)例(li)，因(yin)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)零(ling)序(xu)電(dian)流(liu)很(hen)容(rong)易(yi)通(tong)過(guo)輸(shu)出(chu)繞(rao)組(zu)中(zhong)性(xing)點(dian)流(liu)入(ru)大(da)地(di)
4）輸入電源或輸出負載產生的其他次諧波，主要有5，7，17，19，其中5，17為負序電流，7，19為正序電流，均會通過電磁感應互相傳導，並反饋到電網，但變壓器輸出繞組每柱（相）均有兩組相位差為120*n-180度，數量隻有Dyn11變壓器百分五十八的諧波電流通過，電磁感應矢量疊加後隻有Dyn11變壓器的百分八十二，因此和Dyn11變壓器相比，這類型變壓器的5，7，17，19次諧波消除約百分二十，從而有效提高壓器的K係數耐受能力，經驗表明，K=13Dzn0變壓器可以替代K=20Dyn11變壓器，變壓器成本可降低百分十以上。
3.Dyn11d0雙輸出變壓器：
1）輸(shu)入(ru)電(dian)源(yuan)的(de)三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)封(feng)閉(bi)在(zai)輸(shu)入(ru)三(san)角(jiao)繞(rao)組(zu)內(nei)部(bu)，不(bu)會(hui)通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)傳(chuan)導(dao)到(dao)輸(shu)出(chu)端(duan)，但(dan)三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)會(hui)對(dui)輸(shu)入(ru)繞(rao)組(zu)產(chan)生(sheng)附(fu)加(jia)的(de)三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)熱(re)損(sun)耗(hao)，降(jiang)低(di)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)K係數耐受能力。
2）輸(shu)出(chu)負(fu)載(zai)產(chan)生(sheng)的(de)三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)經(jing)過(guo)輸(shu)出(chu)繞(rao)組(zu)，對(dui)輸(shu)出(chu)繞(rao)組(zu)產(chan)生(sheng)附(fu)加(jia)的(de)三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)熱(re)損(sun)耗(hao)，但(dan)由(you)於(yu)輸(shu)出(chu)繞(rao)組(zu)是(shi)雙(shuang)繞(rao)組(zu)輸(shu)出(chu)，其(qi)中(zhong)一(yi)組(zu)是(shi)三(san)角(jiao)接(jie)線(xian)，三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)被(bei)封(feng)閉(bi)在(zai)線(xian)圈(quan)內(nei)部(bu)，不(bu)會(hui)感(gan)應(ying)到(dao)輸(shu)入(ru)端(duan)；另一組星形接線的輸出繞組，由於負載再有一半，感應到輸入線圈的三次諧波也降低一半，因此，對於Dyn11d0雙輸出變壓器在兩組輸出負載相等時，可以消除一半的三次諧波。
3）輸入電源或輸出負載產生的其他次諧波，主要有5，7，17，19，其中5，17為負序電流，7，19為正序電流，由於變壓器輸出為雙繞組輸出，在兩組負載相等情況下，5，17負序諧波電流：每柱（相）均有兩組相位差為30*n（諧波次數）+30度=180度的奇次倍數（矢量方向相反），數量相等諧波電流通過，電磁感應矢量疊加抵消；7，19負序諧波電流：每柱（相）均有兩組相位差為30*n（諧波次數）-30度=180度的奇次倍數（矢量方向相反），數量相等諧波電流通過，電磁感應矢量疊加抵消；因此，對於Dyn11d0雙輸出變壓器在兩組輸出負載相等時，可以完全濾除5，7，17，19次諧波，隨著兩組負載不平衡度的增加，濾波效果急劇下降，因而這種變壓器尤其適合十二脈整流電路中。
4.多duo輸shu出chu變bian壓ya器qi的de濾lv波bo原yuan理li和he雙shuang輸shu出chu變bian壓ya器qi濾lv波bo原yuan理li一yi樣yang，因yin為wei太tai複fu雜za，不bu進jin行xing分fen析xi，實shi際ji應ying用yong中zhong，由you於yu很hen難nan保bao證zheng各ge組zu負fu載zai平ping均jun分fen配pei，其qi濾lv波bo功gong能neng大da大da降jiang低di，所suo有you很hen少shao在zai實shi際ji中zhong應ying用yong。
