?0 引言
??????? 超高壓直流輸電由于其特有的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越廣范的得到應(yīng)用。這些優(yōu)點(diǎn)包括：不須考慮穩(wěn)定問(wèn)題；線路故障恢復(fù)能力較強(qiáng)；調(diào)節(jié)作用利于交流系統(tǒng)的穩(wěn)定；減少互聯(lián)交流系統(tǒng)的短路容量；超過(guò)一定距離建設(shè)投資更經(jīng)濟(jì) <http://www.studa.net/Economic/>等。換流變壓器是直流輸電系統(tǒng)中必不可少的重要設(shè)備。它可以提供相位差為30°的12脈波交流電壓，降低交流側(cè)諧波電流；作為交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)的電氣隔離，提供閥的換相電抗；通過(guò)換流變壓器可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)交流電壓，以使直流系統(tǒng)運(yùn)行在最優(yōu)的狀態(tài)等。
??????? 1 換流變壓器的特點(diǎn)
??????? 1.1 短路阻抗 直流輸電中閥的換相過(guò)程實(shí)際上就是兩相短路，為了將換向過(guò)程中的電流限制在一定范圍內(nèi)，換流變壓器的短路阻抗要大于一般變壓器。短路阻抗過(guò)大，會(huì)使換流變壓器二次側(cè)故障時(shí)短路電流較一般變壓器小，因此保護(hù)配置與整定要在這方面予以考慮。
??????? 1.2 直流偏磁 當(dāng)直流系統(tǒng)在使用大地回線的情況下，在一些運(yùn)行工況下會(huì)有直流電流流入大地，如雙極不平衡運(yùn)行，單極大地回線方式等，使地電位發(fā)生變化，造成直流電流流入變壓器原邊繞組，使換流變壓器發(fā)生直流偏磁，工作點(diǎn)偏移。如果此直流電流過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致?lián)Q流變壓器鐵心飽和，同時(shí)損耗和溫升也將增加。因此，要配置相應(yīng)的保護(hù)防止這種情況下對(duì)換流變壓器造成的損壞。
??????? 1.3 諧波 由于換流器的非線性，在交流和直流系統(tǒng)中將出現(xiàn)諧波電壓和電流。對(duì)于換流變壓器，主要會(huì)流過(guò)特征諧波電流，即p*n+1次諧波電流（p為脈波數(shù)，n為任意正整數(shù)）。在運(yùn)行中，諧波電流會(huì)使換流變壓器損耗和溫升增加，產(chǎn)生局部過(guò)熱，發(fā)出高頻噪聲，還會(huì)使交流電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)和電容器過(guò)熱，對(duì)通訊設(shè)備產(chǎn)生干擾。這些諧波電流應(yīng)加以考慮，以免對(duì)保護(hù)裝置造成影響。
??????? 1.4 調(diào)壓分接頭 為了使直流系統(tǒng)運(yùn)行在最優(yōu)的工況，減少交流系統(tǒng)電壓擾動(dòng)對(duì)直流系統(tǒng)的影響，換流變壓器都具有較大范圍的利用分接頭調(diào)整電壓的功能。例如：三峽到常州工程三峽側(cè)換流變壓器檔位范圍+25/-5，每檔調(diào)節(jié)范圍1.25%。因此保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮分接頭調(diào)整帶來(lái)的影響，如正常運(yùn)行時(shí)變比的變化等。
??????? 1.5 直流系統(tǒng)的特殊運(yùn)行工況 由于直流控制系統(tǒng)的特殊調(diào)節(jié)作用，使換流變壓器遇到的運(yùn)行工況以及故障情況不同于普通變壓器。這些不同主要包括以下幾點(diǎn)：
??????? 1.5.1 直流系統(tǒng)的故障相當(dāng)于換流變壓器的區(qū)外故障，一般短路電流都不會(huì)太大。對(duì)于整流側(cè)，穿越換流變的電流會(huì)增大，但由于直流控制保護(hù)系統(tǒng)的快速作用，很快會(huì)減小。對(duì)于逆變側(cè)，直流系統(tǒng)的故障會(huì)造成直流電流無(wú)法傳變至交流側(cè)，反而會(huì)使穿越電流減小。
??????? 1.5.2 對(duì)于換流變壓器保護(hù)來(lái)說(shuō)，直流系統(tǒng)造成的最嚴(yán)酷的區(qū)外故障為整流側(cè)的閥短路故障，相當(dāng)于換流變出口的兩相或三相短路故障。但由于直流保護(hù)的干預(yù)，實(shí)際只會(huì)出現(xiàn)半個(gè)周波的兩相短路。對(duì)于逆變側(cè)，由于觸發(fā)角很大，閥短路時(shí)流過(guò)換流變壓器的電流較整流側(cè)小很多。
??????? 1.5.3 換流變壓器發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，直流系統(tǒng)一般不會(huì)提供短路電流。這是由直流控制系統(tǒng)的作用造成的。在整流側(cè)，功率由交流側(cè)轉(zhuǎn)換至直流側(cè)，換流變壓器的故障只會(huì)造成這種轉(zhuǎn)換的停止，而不會(huì)使功率反向，因此直流側(cè)不會(huì)提供短路電流；在逆變側(cè)，當(dāng)故障輕微換相可以正常進(jìn)行時(shí)，由于直流系統(tǒng)的定電流控制特性，直流側(cè)不會(huì)提供額外的短路電流。如果故障嚴(yán)重，必然造成換相無(wú)法進(jìn)行（交流電壓降低），直流側(cè)更不會(huì)提供短路電流。