多相输电能够明显地降低导线表面的电位梯度,是提高输送功率密度的重要方法。多相输电的研究与工业试运行,在美国及其他一些国家进行了二十多年,并取得了很有吸引力的结果。多相输电线路与三相输电线路相比具有许多潜在的优势,它具有较低的相间电压,轻巧的杆塔结构,较窄的架线走廊,大的输送能力,易于与三相现有系统协调、兼容运行,对高压断路器触头断流容量的要求较低等。进一步的研究与试验显示,多相输电线路运行的可闻噪声、无线电噪声、地面电磁场等环境指标均优于三相线路。 现有的多相输电方式的研究,限于相数为3的倍数相,如6、12相等,因为实现三相与3的倍数相之间的多相变换很容易通过改变三相变压器的接线方式得到。但是,为了避免多相输电线路复杂的换位,又保证各相参数平衡,必须将多相线路的各相导线排列成正多边形。这使得6相及以上多相导线的悬挂困难,杆塔结构复杂,线路造价上升;随着线路相数的增加,多相输电线路的故障组合类型迅速增加,这使故障的分析计算、继电保护的设计及整定增加了难度;多相输电系统中的断路器结构比较复杂,相间过电压倍数较高。由于上述缺点,六相及以上多相输电压方式的推广应用受到限制。四相输电系统具有最小可能的偶数相,四相架空输电线路对称性好,线路及杆塔结构简单,在多相输电线路中具有独特的优势。四相线路与同参数的三相线路比较,可以提高输送容量33.3%,由于线路走廊宽度反而减小,单位走廊宽度输送容量可以提高41.0~88.7%,经济及环境效益十分显著。四相线路可以采用两相邻相运行,能提高输电系统运行的可靠性与暂态稳定性。四相输电的最大特点是,虽然输电方式新颖,但是所采用的技术却与现有的三相输电系统基本一致,从技术上看,并不存在较大的困难,可以及时地开发与应用。21世纪输电系统的发展,为新型四相输电系统的应用提供了前所未有的契机,希望能够引起电力工业界的关注。四相输电系统应用的关键设备是三相变四相及其逆变换的电力变压器。原则上,在平衡变压器的两相侧采用增加一套副绕组的双重接线方案,便可得到三相变四相电力变压器。而事实上,平衡变压器单柱绕组数目较多,平衡条件要求的各绕组阻抗关系严格,设计制造已很不容易。如果采用双重接线方案,则单柱绕组数目增加近一倍,实施时,满足平衡条件则更加困难,甚至使得绕组在空间上<WP=8>的布置产生矛盾,无法达到各相参数平衡的要求。故此,国内外尚没有研究三相变四相电力变压器的成功经验。作者首次提出了一种四相四心柱结构的三相变四相电力变压器,这种变压器的每相铁心柱上绕组不超过三个,是不等相变换的最简单形式。这种变压器不仅为四相输电系统提供了重要的物质基础,而且用于电气化铁路AT供电系统中作为牵引变压器时,可以节省两台自耦变压器,填补国内外研究三相变四相牵引变压器的空白。