三相变四相电力干式变压器差动保护原理

摘要：三相变四相电力干式变压器可以实现四相输电方式，也可以作为电气化铁路的AT供电方式，但对这种干式变压器差动保护的研究尚未见报道。根据干式变压器三相侧和四相侧的电流转换关系，提出了两种简单实用的差动保护接线方式，并对这两种接线方式的优缺点进行了对比分析，得出了三相电流互感器为三角形的干式变压器三相侧差动保护接线方案更优的结论。关键词：三相变四相电力干式变压器；差动保护；接线

1接线平衡干式变压器接线平衡干式变压器的接线图如图1 [1，2]所示。图中干式变压器采用三柱等截面铁芯。绕组WA、Wa1、Wa2、Wa3和Wa4缠绕在A相铁芯上，绕组WB、Wb1和Wb2缠绕在B相铁芯上，绕组Wc、Wc1、Wc2、Wc3和Wc4缠绕在C相铁芯上。每个绕组的匝数关系为

其中k为干式变压器的电压比，即三相电压与四相电压之比。根据这种连接，干式变压器的四相电压相等，相位依次滞后90。平衡干式变压器四相侧的A、B、C、D端子分别连接到电力系统四相传输模式的四相，四相侧的A、C、B、D端子也可以分别连接到供电模式下电气化铁路上下行接触网的接触线和正馈线。干式变压器三相侧和四相侧的电流变换矩阵为

将高压侧三相电流改写为线电流，电流换算关系如公式(4)所示。2接线平衡干式变压器差动保护接线几种类型的变压器差动保护都是用微机实现的，方程(3)和(4)的变换系数很容易得到。差动保护的原理与常规三相电力干式变压器没有太大区别，只需要在四相侧增加一个交流输入电流。(1)接线方案1根据公式(3)，a、b、c三相差动继电器的平衡方程如公式(5)所示。

其中是辅助电流转换器的比率。方案1的差动保护接线如图2所示。干式变压器三相侧选用三相电流互感器，呈三角形连接，变比nA=nB=nC，而干式变压器四相侧为单相电流互感器，变比Na=NB=NC=Nd添加一个辅助电流转换器nt。干式变压器三相和四相侧的电流互感器和辅助变流器的变比按下列关系选择

当三相线路发生单相接地故障时，由接线方案1组成的差动保护不会误动[3]，干式变压器三相侧的电流互感器可呈三角形并联。(2)接线方案二根据公式(2)，A、B、C三相差动继电器的平衡方程如公式(8)所示。

方案2的差动保护接线如图3所示。由于流经每个差动继电器线圈的电流是由几个电流叠加实现的，所以干式变压器三相侧选用三相电流互感器进行Y形连接，变比nA=nB=nC，干式变压器四相侧选用四个单相电流互感器，变比Na=NB=NC=ND。添加两个辅助电流转换器nT1和nT2。干式变压器三相和四相侧的电流互感器和辅助变流器的变比按下列关系选择

当三相线路发生单相接地故障时，接线方案二构成的差动保护会失灵[3]。

3对比分析与结论从上面的讨论可以看出：(1)连接方案1只需要增加一个辅助变换器，连接方案2需要增加两个辅助变换器。(2)干式变压器三相侧输电线路发生单相接地故障时，接线方案1组成的差动保护不会误动，接线方案2会误动。(3)对于接线方案1，干式变压器三相侧的电流互感器采用三角形接线；四相侧选用单相电流互感器，电流互感器的两个输出都不能接地。对于接线方案二，干式变压器的三相侧连接一个Y形三相电流互感器；四相电流互感器应使用单相电流互感器，电流互感器的两个输出都不能接地。以上比较分析表明，选择接线方案1构成平衡干式变压器差动保护接线是合适的。

参考

[1] 周幼卿等)。新型三相变四相平衡干式变压器等效电路的探讨[J].中国电工学会学报，2001，16 (6): 50-54。周幼卿，刘相韬，等。几种阻抗匹配平衡变压器差动保护接线的分析[J].中国铁道学会学报，1997，19 (4): 40-45。

来源：电网技术