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(shí)現(xiàn)非相位變換干式變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理。先次構(gòu)建了適用于干式變壓器兩側(cè)中性點(diǎn)接地或不接地運(yùn)行方式的三相至四相一致變壓器差動(dòng)保護(hù)的兩種典型接線方案。關(guān)鍵詞：干式變壓器差動(dòng)保護(hù)；平衡干式變壓器差動(dòng)保護(hù)：三相轉(zhuǎn)四相變壓器差動(dòng)保護(hù)1簡介四相傳輸是實(shí)現(xiàn)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(jié)省架空走廊，降低輸電單元容量的投資成本[2]。實(shí)現(xiàn)四相輸電的關(guān)鍵設(shè)備是三相變四相干式電力變壓器。文獻(xiàn)[3]提出了一種新型三相轉(zhuǎn)四相干式電力變壓器，不僅為四相輸電提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，而且可以作為電氣化鐵路AT供電系統(tǒng)中的牽引供電干式變壓器，填補(bǔ)了內(nèi)外三相轉(zhuǎn)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(tǒng)中起著重要的作用，尤其是大容量、大規(guī)模的電力干式變壓器是一種非常昂貴的電力設(shè)備，因此，研究三相變四相變壓器的新型繼電保護(hù)方案是一個(gè)必須解決的重要技術(shù)問題。大容量干式電力變壓器一般都裝有差動(dòng)保護(hù)。原則上，普通三相干式變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理也可以推廣到三相至四相變壓器差動(dòng)保護(hù)的設(shè)計(jì)中。由于三相轉(zhuǎn)四相變壓器是通過不等相變換實(shí)現(xiàn)的，不同接線原理的干式變壓器對應(yīng)特定的電流變換矩陣，因此三相轉(zhuǎn)兩相平衡干式變壓器差動(dòng)保護(hù)接線方式的分析必須基于特定的干式變壓器結(jié)構(gòu)[4]。根據(jù)文獻(xiàn)[3]提出的三相轉(zhuǎn)四相變壓器的原理，本文構(gòu)成了適用于該干式變壓器的兩種差動(dòng)保護(hù)接線方式。本文采用了四相系統(tǒng)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(dòng)保護(hù)方式的研究中，同時(shí)對平衡干式變壓器差動(dòng)保護(hù)分析具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)作用。三相變四相相干變壓器電流變換關(guān)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(cè)電流的變換關(guān)系為：Ia、Ib、Ic、Id為公式[3]中四相側(cè)的相電流；IA、IB、IC是三相側(cè)的相電流；k為三相側(cè)相電壓UA與四相側(cè)相電壓Ua的比值，即k=UA/Ua。根據(jù)文獻(xiàn)[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(cè)的正序分量和負(fù)序分量是一一對應(yīng)的，即干式變壓器[5]四相側(cè)的零序電流和半零序電流不能轉(zhuǎn)換為三相側(cè)。同樣，三相側(cè)的零序電流不能轉(zhuǎn)換到四相側(cè)。為了便于討論一般情況，假設(shè)干式變壓器兩側(cè)中性點(diǎn)接地。為了保證干式變壓器外部接地短路故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)不會失靈，需要使干式變壓器兩側(cè)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(rèn)為干式變壓器三相側(cè)和四相側(cè)的實(shí)測電流是明顯不同的 #p#分頁標(biāo)題#e#

通過分析干式變壓器的電流轉(zhuǎn)換關(guān)系(3)和(4)，可以假設(shè)，如果通過中間變換器將四相側(cè)的電流轉(zhuǎn)換到三相側(cè)，則可以用三相側(cè)的電流形成差動(dòng)保護(hù)連接方案。也可以通過中間變換器將三相側(cè)的電流變換到四相側(cè)，形成差動(dòng)保護(hù)接線方案。3差動(dòng)保護(hù)的接線原理3.1雙繼電器方案如上所述，根據(jù)公式(4)，將三相側(cè)的電流轉(zhuǎn)換為四相側(cè)的電流，即可以構(gòu)造差動(dòng)保護(hù)的雙繼電器方案。公式(4)的變換矩陣中有五個(gè)非零元素，原則上電流變換需要五個(gè)中間變換器，但是矩陣第二行的兩個(gè)元素相等，可以節(jié)省一個(gè)中間變換器。兩個(gè)繼電器差動(dòng)保護(hù)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(yīng)的變比分別為n1AT和n2AT。三相電流互感器二次側(cè)有四個(gè)中間變換器，分別為1LB、2LB、3LB、4LB，對應(yīng)的變比分別為n1LB、n2LB。需要指出的是，正常運(yùn)行時(shí)，四相電流互感器對角相對的二次側(cè)繞組并聯(lián)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(cè)繞組的公共接地點(diǎn)有電流流動(dòng)。本質(zhì)上，三相中間變換器將三相對稱電流轉(zhuǎn)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(cè)的電流進(jìn)行比較，因此三相中間變換器的接地點(diǎn)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(diǎn)和三相側(cè)中間變流器的接地點(diǎn)之間形成可靠的通路。3.2三繼電器方案根據(jù)公式(3)，如果將四相側(cè)的電流轉(zhuǎn)換為三相側(cè)的電流，就可以構(gòu)造差動(dòng)保護(hù)的三繼電器方案。公式(3)的變換矩陣中有五個(gè)非零元素，但較好列中的兩個(gè)元素是負(fù)數(shù)，因此可以節(jié)省一個(gè)中間轉(zhuǎn)換器。同時(shí)第二列兩個(gè)元素之和為另一個(gè)元素的負(fù)數(shù)，可以省去一個(gè)中間轉(zhuǎn)換器。三

繼電器差動(dòng)保護(hù)接線方案如圖3所示。 BR  三相側(cè)與四相側(cè)電流互感器分別為1AT和2AT，對應(yīng)的變比分別為n1AT和n2AT。四相側(cè)電流互感器的二次側(cè)有3個(gè)中間變流器分別為1LB、2LB和3LB，對應(yīng)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(jìn)一步討論干式變壓器中性點(diǎn)運(yùn)行方式變化對電流互感器連接方式的影響。當(dāng)三相變四相干式變壓器在四相側(cè)發(fā)生外部短路接地或短路不接地故障時(shí)，由于半零序電流的通路與中性點(diǎn)是否接地?zé)o關(guān)[5]，所以干式變壓器四相側(cè)中性點(diǎn)即使在不接地運(yùn)行方式下，甚至四相側(cè)繞組四邊形連接時(shí)，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(dòng)保護(hù)在干式變壓器外部接地短路故障時(shí)誤動(dòng)，則四相側(cè)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(cè)繞組對角相必須反相并聯(lián)。   如果干式變壓器三相側(cè)的中性點(diǎn)不接地時(shí)，三相側(cè)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(cè)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(cè)電流互感器的二次側(cè)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(jié)論（1）提出了三相變四相電力干式變壓器的兩種差動(dòng)保護(hù)接線方案，這兩種方案均適用于該干式變壓器兩側(cè)的中性點(diǎn)接地或不接地運(yùn)行方式。（2）所述差動(dòng)保護(hù)方案也可用微機(jī)保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，此時(shí)中間變流器的作用則由計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)。差動(dòng)保護(hù)接線方案中的差動(dòng)繼電器的整定計(jì)算和靈敏度校驗(yàn)方案與普通電力干式變壓器差動(dòng)保護(hù)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(dòng)保護(hù)原理，為不等相變換的平衡干式變壓器差動(dòng)保護(hù)研究提供了一般性的分析方法。根據(jù)這種分析原理，還可以很方便地構(gòu)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(dòng)保護(hù)接線方案。#p#分頁標(biāo)題#e#