针对高速铁路两单相变压器组的差动保护问题进行了研究。由于节约成本及充分利用既有设备的需要，中国高速铁路提出了一种利用两台单相变压器和一台自耦变压器组合构成2×27.5 kV给牵引网供电的方案。分析了外部故障时的两单相变压器组的高、低压侧电流关系。针对单相变压器与自耦变压器先后投入的两种操作顺序，从理论上分析了后投入变压器励磁涌流会导致先投入变压器产生方向相反的涌流及影响因素。最后提出了适用于此类接线方式的差动电流平衡方程。大量仿真结果表明了差动电流平衡方程的正确性和传统的二次谐波闭锁判据的适用性。