摘要：通過討論特定三相到四相干式電力變壓器的電流變換矩陣，分析了實現非相位變換干式變壓器差動保護的基本原理。先次構建了適用于干式變壓器兩側中性點接地或不接地運行方式的三相至四相一致變壓器差動保護的兩種典型接線方案。關鍵詞：干式變壓器差動保護；平衡干式變壓器差動保護：三相轉四相變壓器差動保護1簡介四相傳輸是實現多相傳輸較簡單的方法。與三相輸電相比，四相輸電線路可以顯著提高輸電功率密度，節省架空走廊，降低輸電單元容量的投資成本[2]。實現四相輸電的關鍵設備是三相變四相干式電力變壓器。文獻[3]提出了一種新型三相轉四相干式電力變壓器，不僅為四相輸電提供了重要的物質基礎，而且可以作為電氣化鐵路AT供電系統中的牽引供電干式變壓器，填補了內外三相轉四相牽引干式變壓器研究的空白[3]。由于電力干式變壓器在電力系統中起著重要的作用，尤其是大容量、大規模的電力干式變壓器是一種非常昂貴的電力設備，因此，研究三相變四相變壓器的新型繼電保護方案是一個必須解決的重要技術問題。大容量干式電力變壓器一般都裝有差動保護。原則上，普通三相干式變壓器差動保護的基本原理也可以推廣到三相至四相變壓器差動保護的設計中。由于三相轉四相變壓器是通過不等相變換實現的，不同接線原理的干式變壓器對應特定的電流變換矩陣，因此三相轉兩相平衡干式變壓器差動保護接線方式的分析必須基于特定的干式變壓器結構[4]。根據文獻[3]提出的三相轉四相變壓器的原理，本文構成了適用于該干式變壓器的兩種差動保護接線方式。本文采用了四相系統對稱分量法的分析方法，使得分析過程的概念清晰、通用，可以很好地推廣到各種可能的三相至四相連貫變壓器差動保護方式的研究中，同時對平衡干式變壓器差動保護分析具有現實的指導作用。三相變四相相干變壓器電流變換關系分析三相變四相干式電力變壓器的接線原理如圖1 [3]所示。干式變壓器一、二次側電流的變換關系為：Ia、Ib、Ic、Id為公式[3]中四相側的相電流；IA、IB、IC是三相側的相電流；k為三相側相電壓UA與四相側相電壓Ua的比值，即k=UA/Ua。根據文獻[3]的研究，干式變壓器三相和四相電流的對稱分量中，只有兩側的正序分量和負序分量是一一對應的，即干式變壓器[5]四相側的零序電流和半零序電流不能轉換為三相側。同樣，三相側的零序電流不能轉換到四相側。為了便于討論一般情況，假設干式變壓器兩側中性點接地。為了保證干式變壓器外部接地短路故障時差動保護不會失靈，需要使干式變壓器兩側出線的電流互感器二次繞組接線方式具有濾除零序電流和半零序電流的能力。因此，可以認為干式變壓器三相側和四相側的實測電流是明顯不同的 #p#分頁標題#e#

通過分析干式變壓器的電流轉換關系(3)和(4)，可以假設，如果通過中間變換器將四相側的電流轉換到三相側，則可以用三相側的電流形成差動保護連接方案。也可以通過中間變換器將三相側的電流變換到四相側，形成差動保護接線方案。3差動保護的接線原理3.1雙繼電器方案如上所述，根據公式(4)，將三相側的電流轉換為四相側的電流，即可以構造差動保護的雙繼電器方案。公式(4)的變換矩陣中有五個非零元素，原則上電流變換需要五個中間變換器，但是矩陣第二行的兩個元素相等，可以節省一個中間變換器。兩個繼電器差動保護的接線方案如圖2所示。三相和四相電流互感器分別為1AT和2AT，對應的變比分別為n1AT和n2AT。三相電流互感器二次側有四個中間變換器，分別為1LB、2LB、3LB、4LB，對應的變比分別為n1LB、n2LB。需要指出的是，正常運行時，四相電流互感器對角相對的二次側繞組并聯后，輸出電流之和不為零，即=IA-ICIB表示四相電流互感器二次側繞組的公共接地點有電流流動。本質上，三相中間變換器將三相對稱電流轉換成相位差為90的兩相電流，以便與四相電流互感器二次側的電流進行比較，因此三相中間變換器的接地點也有電流流過。因此，必須在四相電流互感器二次繞組的接地點和三相側中間變流器的接地點之間形成可靠的通路。3.2三繼電器方案根據公式(3)，如果將四相側的電流轉換為三相側的電流，就可以構造差動保護的三繼電器方案。公式(3)的變換矩陣中有五個非零元素，但較好列中的兩個元素是負數，因此可以節省一個中間轉換器。同時第二列兩個元素之和為另一個元素的負數，可以省去一個中間轉換器。三

繼電器差動保護接線方案如圖3所示。 BR  三相側與四相側電流互感器分別為1AT和2AT，對應的變比分別為n1AT和n2AT。四相側電流互感器的二次側有3個中間變流器分別為1LB、2LB和3LB，對應的變比分別為n1LB、n2LB和n3LB。電流互感器變比的選擇原則為：n2AT/n1AT = k。中間變流器變比的選擇原則為：n1LB=n2LB=3.3 電流互感器連接方式的討論  下面進一步討論干式變壓器中性點運行方式變化對電流互感器連接方式的影響。當三相變四相干式變壓器在四相側發生外部短路接地或短路不接地故障時，由于半零序電流的通路與中性點是否接地無關[5]，所以干式變壓器四相側中性點即使在不接地運行方式下，甚至四相側繞組四邊形連接時，輸入干式變壓器的半零序電流仍有通路。為了濾去半零序電流，避免差動保護在干式變壓器外部接地短路故障時誤動，則四相側電流互感器的連接方式是唯一的，即如本文所述，電流互感器二次側繞組對角相必須反相并聯。   如果干式變壓器三相側的中性點不接地時，三相側外部接地短路故障無零序電流通路。或者如果采用上述的兩繼電器方案，由于三相側電流通過中間變流器變換后也可以濾去三相零序電流。在這兩種情況下，三相側電流互感器的二次側繞組也可以采用星形連接，只是電流變換矩陣的元素則與本文討論的情況不同，在此不再贅述。4 結論（1）提出了三相變四相電力干式變壓器的兩種差動保護接線方案，這兩種方案均適用于該干式變壓器兩側的中性點接地或不接地運行方式。（2）所述差動保護方案也可用微機保護裝置實現，此時中間變流器的作用則由計算機軟件實現。差動保護接線方案中的差動繼電器的整定計算和靈敏度校驗方案與普通電力干式變壓器差動保護相同。（3）文中采用了對稱分量法及電流變換矩陣的分析方法討論所述的差動保護原理，為不等相變換的平衡干式變壓器差動保護研究提供了一般性的分析方法。根據這種分析原理，還可以很方便地構成任意接線的其它三相變兩相平衡干式變壓器或三相變四相電力干式變壓器的差動保護接線方案。#p#分頁標題#e#