三相變四相電力干式變壓器差動(dòng)保護(hù)原理

摘要：三相變四相電力干式變壓器可以實(shí)現(xiàn)四相輸電方式，也可以作為電氣化鐵路的AT供電方式，但對(duì)這種干式變壓器差動(dòng)保護(hù)的研究尚未見報(bào)道。根據(jù)干式變壓器三相側(cè)和四相側(cè)的電流轉(zhuǎn)換關(guān)系，提出了兩種簡(jiǎn)單實(shí)用的差動(dòng)保護(hù)接線方式，并對(duì)這兩種接線方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析，得出了三相電流互感器為三角形的干式變壓器三相側(cè)差動(dòng)保護(hù)接線方案更優(yōu)的結(jié)論。關(guān)鍵詞：三相變四相電力干式變壓器；差動(dòng)保護(hù)；接線

1接線平衡干式變壓器接線平衡干式變壓器的接線圖如圖1 [1，2]所示。圖中干式變壓器采用三柱等截面鐵芯。繞組WA、Wa1、Wa2、Wa3和Wa4纏繞在A相鐵芯上，繞組WB、Wb1和Wb2纏繞在B相鐵芯上，繞組Wc、Wc1、Wc2、Wc3和Wc4纏繞在C相鐵芯上。每個(gè)繞組的匝數(shù)關(guān)系為

其中k為干式變壓器的電壓比，即三相電壓與四相電壓之比。根據(jù)這種連接，干式變壓器的四相電壓相等，相位依次滯后90。平衡干式變壓器四相側(cè)的A、B、C、D端子分別連接到電力系統(tǒng)四相傳輸模式的四相，四相側(cè)的A、C、B、D端子也可以分別連接到供電模式下電氣化鐵路上下行接觸網(wǎng)的接觸線和正饋線。干式變壓器三相側(cè)和四相側(cè)的電流變換矩陣為

將高壓側(cè)三相電流改寫為線電流，電流換算關(guān)系如公式(4)所示。2接線平衡干式變壓器差動(dòng)保護(hù)接線幾種類型的變壓器差動(dòng)保護(hù)都是用微機(jī)實(shí)現(xiàn)的，方程(3)和(4)的變換系數(shù)很容易得到。差動(dòng)保護(hù)的原理與常規(guī)三相電力干式變壓器沒有太大區(qū)別，只需要在四相側(cè)增加一個(gè)交流輸入電流。(1)接線方案1根據(jù)公式(3)，a、b、c三相差動(dòng)繼電器的平衡方程如公式(5)所示。

其中是輔助電流轉(zhuǎn)換器的比率。方案1的差動(dòng)保護(hù)接線如圖2所示。干式變壓器三相側(cè)選用三相電流互感器，呈三角形連接，變比nA=nB=nC，而干式變壓器四相側(cè)為單相電流互感器，變比Na=NB=NC=Nd添加一個(gè)輔助電流轉(zhuǎn)換器nt。干式變壓器三相和四相側(cè)的電流互感器和輔助變流器的變比按下列關(guān)系選擇

當(dāng)三相線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，由接線方案1組成的差動(dòng)保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)[3]，干式變壓器三相側(cè)的電流互感器可呈三角形并聯(lián)。(2)接線方案二根據(jù)公式(2)，A、B、C三相差動(dòng)繼電器的平衡方程如公式(8)所示。

方案2的差動(dòng)保護(hù)接線如圖3所示。由于流經(jīng)每個(gè)差動(dòng)繼電器線圈的電流是由幾個(gè)電流疊加實(shí)現(xiàn)的，所以干式變壓器三相側(cè)選用三相電流互感器進(jìn)行Y形連接，變比nA=nB=nC，干式變壓器四相側(cè)選用四個(gè)單相電流互感器，變比Na=NB=NC=ND。添加兩個(gè)輔助電流轉(zhuǎn)換器nT1和nT2。干式變壓器三相和四相側(cè)的電流互感器和輔助變流器的變比按下列關(guān)系選擇

當(dāng)三相線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，接線方案二構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)會(huì)失靈[3]。

3對(duì)比分析與結(jié)論從上面的討論可以看出：(1)連接方案1只需要增加一個(gè)輔助變換器，連接方案2需要增加兩個(gè)輔助變換器。(2)干式變壓器三相側(cè)輸電線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，接線方案1組成的差動(dòng)保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)，接線方案2會(huì)誤動(dòng)。(3)對(duì)于接線方案1，干式變壓器三相側(cè)的電流互感器采用三角形接線；四相側(cè)選用單相電流互感器，電流互感器的兩個(gè)輸出都不能接地。對(duì)于接線方案二，干式變壓器的三相側(cè)連接一個(gè)Y形三相電流互感器；四相電流互感器應(yīng)使用單相電流互感器，電流互感器的兩個(gè)輸出都不能接地。以上比較分析表明，選擇接線方案1構(gòu)成平衡干式變壓器差動(dòng)保護(hù)接線是合適的。

參考

[1] 周幼卿等)。新型三相變四相平衡干式變壓器等效電路的探討[J].中國電工學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)，2001，16 (6): 50-54。周幼卿，劉相韜，等。幾種阻抗匹配平衡變壓器差動(dòng)保護(hù)接線的分析[J].中國鐵道學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)，1997，19 (4): 40-45。

來源：電網(wǎng)技術(shù)