浅谈换流变压器的保护-北极星输配电网

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文章主要对超高压的直流输电系统的换流变压器的保护工作进行了简要的介绍，通过对变压器的特点分析以及超高压的直流输电在整个系统的运行中各个情况对换流变压器影响如何进行了叙述。对如何更好的对系统的变压器进行保护提出了一些设计思路和保护措施。

目前的输电系统都是采用了超高压式的直流输电系统，这种系统的应用的广泛度其实也是由于其自身所具有的高适应性的有点决定的。具体说来主要有以下几点优势：首先无需对稳定性进行考虑；其次，在恢复故障的能力上较强；第三，交流系统的稳定性调节能力较强；第四，可以有效的对互联交流的电路系统出现的短路容量现象进行降低；最后，在建设投资上更为的经济。

在直流输电的系统中，换流变压器是作为必要设备存在的。换流变压器的主要作用就是通过提供交流电压对系统中的谐波电流进行降低，这种电流主要会集中在交流侧，换句话说就是通过作为一种电气隔离在直流以及交流系统中进行换相电抗，在最大的程度下对交流电压进行调节，从而保证直流输电在系统的运行状态可以保持最佳。

换流变压器对于直流输电来说可以说保证系统运行可靠安全的重要基础，因此变压器的运行至关重要，所以，在整个换流站的建设中，变压器在投资上比例占得很大。但是变压器会受到多放因素的影响从而出现一些不利于运行安全的问题，因此，对于其运行的安全性保护就在整个直流输电的系统运行中凸显。文章在下面专门就换流变压器在运行特点上进行了介绍，并结合了直流输电在系统的运行中各个情况对于变压器造成的或者可能造成的影响，提出了一些合理化的方案。

1、换流变压器自身特点对保护的影响

1.1变压器的短路阻抗。阀的换相本质上就是直流输电的两相短路，由于直流电在换相的过程中需要对电流进行限制，保证电流可以处在规定的范围中，因此会将换流变压器的短路阻抗进行调整，一般都会大于普通的变压器。但是，短路的阻抗变大就会令换流变压器相对于普通的变压器在二次侧的故障电流相对减小，这些问题就需要在进行保护配置以及整定上需要考虑在内的因素。

1.2直流的偏磁。大地回线的使用在直流输电的系统中经常会用奥，但是不可避免的会在运行中有一些直流电会流入大地，这种现象就会影响到地电位值使之发生改变，如此一来直流电就会进入到变压器的缘边绕组，原边绕组的改变会对变压器的直流绕组磁场进行影响，从而产生了直流偏磁现象，因此就会出现偏移的工作点。假如直流电超过了一定程度，就会使得变压器的铁芯出现饱和现象，如此一来损耗同时会增加，变压器的温升也随之升高。而保护措施就是为了防止此类现象的出现对变压器造成损害。

1.3谐波。谐波电流以及谐波电压的出现实则是由于换流器在直流和交流系统中的非线性特点造成的。谐波电流的出现是换流变压的主要特征。在电路系统的运行时，谐波电流的危害非常大，会导致交流电网的电容器以及发电机出现过热现象，并且还会干扰通信设备。在对换流变压器进行保护装置的安装时就需要避免谐波电流对其影响，这些需要进行考虑。

1.4调压分接头。交流电压的扰动会对直流系统产生一些不利影响，以此为了保证直流系统的稳定以及最佳的工作环境，换流变压器在分接头的电压调整能力都较强，这也是会对保护设计造成一定的影响，像是在运行状态下的变比出现的变化等等。

1.5特殊的运行状态。直流系统在控制中的调节上具有特殊的作用，因此，换流变压器也不同于普通的变压器，在出现故障时的情况也会特殊一些。主要的不同包括：

a.直流系统短路由于都是出现在系统的变压器区外，以此出现的电流不会过大。但是，对于整流侧，电流在穿越变压器的时候会增大，这种增大会受到直流控制的系统保护的快速反应，在此作用下会很快的降低。而逆变侧，由于故障会使得直流系统的直流电流转变交流侧的过程发生故障，因此穿越电流相应的会减小。

b.对于换流变压器保护来说，直流系统造成的最严酷的区外故障为整流侧的阀短路故障，相当于换流变出口的两相或三相短路故障。但由于直流保护的干预，实际只会出现半个周波的两相短路。对于逆变侧，由于触发角很大，阀短路时流过换流变压器的电流较整流侧小很多。

c.换流变压器发生区内故障时，直流系统一般不会提供短路电流。这是由直流控制系统的作用造成的。

d.由于直流控制系统快速的调节作用，在需要的时候，可以快速的将功率传输由一个方向反至另一个方向，对于换流变压器来说，就会出现快速的潮流反向。

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