三相變四相電力干式變壓器差動(dòng)保護原理

摘要：三相變四相電力干式變壓器可以實(shí)現四相輸電方式，也可以作為電氣化鐵路的AT供電方式，但對這種干式變壓器差動(dòng)保護的研究尚未見(jiàn)報道。根據干式變壓器三相側和四相側的電流轉換關(guān)系，提出了兩種簡(jiǎn)單實(shí)用的差動(dòng)保護接線(xiàn)方式，并對這兩種接線(xiàn)方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對比分析，得出了三相電流互感器為三角形的干式變壓器三相側差動(dòng)保護接線(xiàn)方案更優(yōu)的結論。關(guān)鍵詞：三相變四相電力干式變壓器；差動(dòng)保護；接線(xiàn)

1接線(xiàn)平衡干式變壓器接線(xiàn)平衡干式變壓器的接線(xiàn)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(yíng)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的A、B、C、D端子分別連接到電力系統四相傳輸模式的四相，四相側的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(xiàn)和正饋線(xiàn)。干式變壓器三相側和四相側的電流變換矩陣為

將高壓側三相電流改寫(xiě)為線(xiàn)電流，電流換算關(guān)系如公式(4)所示。2接線(xiàn)平衡干式變壓器差動(dòng)保護接線(xiàn)幾種類(lèi)型的變壓器差動(dòng)保護都是用微機實(shí)現的，方程(3)和(4)的變換系數很容易得到。差動(dòng)保護的原理與常規三相電力干式變壓器沒(méi)有太大區別，只需要在四相側增加一個(gè)交流輸入電流。(1)接線(xiàn)方案1根據公式(3)，a、b、c三相差動(dòng)繼電器的平衡方程如公式(5)所示。

其中是輔助電流轉換器的比率。方案1的差動(dòng)保護接線(xiàn)如圖2所示。干式變壓器三相側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為單相電流互感器，變比Na=NB=NC=Nd添加一個(gè)輔助電流轉換器nt。干式變壓器三相和四相側的電流互感器和輔助變流器的變比按下列關(guān)系選擇

當三相線(xiàn)路發(fā)生單相接地故障時(shí)，由接線(xiàn)方案1組成的差動(dòng)保護不會(huì )誤動(dòng)[3]，干式變壓器三相側的電流互感器可呈三角形并聯(lián)。(2)接線(xiàn)方案二根據公式(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)保護接線(xiàn)如圖3所示。由于流經(jīng)每個(gè)差動(dòng)繼電器線(xiàn)圈的電流是由幾個(gè)電流疊加實(shí)現的，所以干式變壓器三相側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)輔助電流轉換器nT1和nT2。干式變壓器三相和四相側的電流互感器和輔助變流器的變比按下列關(guān)系選擇

當三相線(xiàn)路發(fā)生單相接地故障時(shí)，接線(xiàn)方案二構成的差動(dòng)保護會(huì )失靈[3]。

3對比分析與結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)干式變壓器三相側輸電線(xiàn)路發(fā)生單相接地故障時(shí)，接線(xiàn)方案1組成的差動(dòng)保護不會(huì )誤動(dòng)，接線(xiàn)方案2會(huì )誤動(dòng)。(3)對于接線(xiàn)方案1，干式變壓器三相側的電流互感器采用三角形接線(xiàn)；四相側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。對于接線(xiàn)方案二，干式變壓器的三相側連接一個(gè)Y形三相電流互感器；四相電流互感器應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(xiàn)方案1構成平衡干式變壓器差動(dòng)保護接線(xiàn)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，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)保護接線(xiàn)的分析[J].中國鐵道學(xué)會(huì )學(xué)報，1997，19 (4): 40-45。

來(lái)源：電網(wǎng)技術(shù)