电力仪器仪表：换流变压器

电力仪器仪表：换流变压器

电力仪器仪表：换流变压器

   换流变压器是直流输电系统的主要设备，其主要参数按直流系统的特殊要求确定。换流变压器的作用是向换流器供给交流功率或从换流器接受交流功率，并且将网侧交流电压变换成阀侧所需要的电压。

在整流站,用换流变压器将交流系统和直流系统隔离,通过换流装置将交流网络的电能转换为高压直流电能,利用高压直流输电线路传输;在逆变站,通过换流装置将直流电能转换为交流电能,再通过换流变压器送到交流电网;从而实现交流输电网络与高压直流输电网络的联络。 换流变压器提供相位差为30°的12 脉波交流电压,以降低交流侧谐波电流,特别是5 次和7 次谐波电流;作为交流系统和直流系统的电气隔离,削弱侵入直流系统的交流侧过电压;通过换流变压器的阻抗限制直流系统的短路电流进入交流系统;通过换流变压器可以实现直流电压较大幅度的分档调节。

与普通电力变压器相比，由于运行条件不同，换流变压器具有一些特性：

1、存在直流偏磁问题。 直流偏磁不仅导致铁心周期性的饱和，并发出低频噪声，而且也将使得变压器的损耗和温升大幅增加;

2、需要更高的绝缘裕度。 换流变压器在运行中既要承受交流电应力作用，又要承受较大分量的直流电应力作用，要求变压器绝缘尤其是阀侧绝缘对运行中的工作场强有足够的耐受裕度，其绝缘问题非常突出。换流变压器在运行中的绝缘事故在全部事故所占比例为50%左右。

3、大范围有载调压能力 当换流变压器桥臂短路时，为了限制过大的短路电流损坏换流阀，换流变压器应具有足够大的短路阻抗，即具有较大的漏电抗。同时，为满足阀侧电压随负载变化而经常变化的要求，换流变压器还具有大范围的有载调压能力，使得其有载分接头档位远多于普通电力变压器。

4、谐波问题 换流变压器在运行中会流过特征谐波和非特征谐波电流。这些谐波作用于变压器漏磁使得变压器杂散损耗增大，有时还会使一些金属部件和油箱产生局部过热。数值较大的谐波磁通会引起磁滞伸缩噪音，且处于声觉敏感频段，必须采取有效的隔音手段。

5、由于系统有降压运行的要求，网侧分接范围大(30%左右)，级数多。并且运行方式的多样性，增加了换流变设计的复杂性。

6、在结构上由于阀侧套管要深入到阀厅中，为了防止换流变发生事故时殃及到阀体，所以阀侧套管采用干式套管。

7、换流变压器中最常见的故障多见于线圈绝缘损坏、油纸绝缘强度降低、分接头变换器、套管以及冷却系统(泵)故障，换流变压器的故障率大约是交流变压器的两倍。对于特高压变压器而言，需要关注的是阀绕组与接地—交流绕组之间的主直流绝缘结构。目前采用的某些在线检测系统虽然能够避免发生一些可能发生的故障，但由于该系统的设计还不够成熟，不能尽早地检测出可能发生的灾难性损坏并采取纠正措施。对于首次研制的特高压换流变压器，其设计和生产可靠性必须依靠模拟试验验证，同时，这些试验结果也是设备运行后故障诊断的基础。

直流电压的极性可能迅速反转，这些问题使得它的内绝缘电位分布与普通电力变压器有很大的差别。在不同绝缘材料电压分配中，对于交流电压、暂态冲击过电压以及直流电压将做不同的考虑。交流电压的分配取决于材料的介电常数比率，直流电压的分布取决于各种材料电阻率的比率。 换流变压器内绝缘大多采用变压器油、纸、压板等纤维素固体材料。它们的介电常数之比不超过1∶3。但材料电阻率的大小受很多外部因素影响，比如温度、湿度、场强、时间、老化等等，其电阻率之比可能超1∶1000。因此，由于这些因素的影响使得换流变压器在直流电场作用下绝缘中的电位分布与交流有很大差异。因此，特高压换流变压器在结构设计、绝缘配置以及试验等方面必须重点加以考虑。