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超高壓直流輸電由于其*的優(yōu)點，越來越廣范的得到應(yīng)用。這些優(yōu)點包括：不須考慮穩(wěn)定問題；線路故障恢復(fù)能力較強；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；超過一定距離建設(shè)投資更經(jīng)濟等。換流變壓器是直流輸電系統(tǒng)中*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)運行在*的狀態(tài)等。
1、換流變壓器的特點
1.1短路阻抗直流輸電中閥的換相過程實際上就是兩相短路，為了將換向過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。短路阻抗過大，會使換流變壓器二次側(cè)故障時短路電流較一般變壓器小，因此保護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，在一些運行工況下會有直流電流流入大地，如雙極不平衡運行，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，工作點偏移。如果此直流電流過大，會導(dǎo)致?lián)Q流變壓器鐵心飽和，同時損耗和溫升也將增加。因此，要配置相應(yīng)的保護防止這種情況下對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。對于換流變壓器，主要會流過特征諧波電流，即p*n+1次諧波電流（p為脈波數(shù)，n為任意正整數(shù)）。在運行中，諧波電流會使換流變壓器損耗和溫升增加，產(chǎn)生局部過熱，發(fā)出高頻噪聲，還會使交流電網(wǎng)中的發(fā)電機和電容器過熱，對通訊設(shè)備產(chǎn)生干擾。這些諧波電流應(yīng)加以考慮，以免對保護裝置造成影響。
1.4調(diào)壓分接頭為了使直流系統(tǒng)運行在*的工況，減少交流系統(tǒng)電壓擾動對直流系統(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%。因此保護設(shè)計時要考慮分接頭調(diào)整帶來的影響，如正常運行時變比的變化等。
1.5直流系統(tǒng)的特殊運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：
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太大。對于整流側(cè)，穿越換流變的電流會增大，但由于直流控制保護系統(tǒng)的快速作用，很快會減小。對于逆變側(cè)，直流系統(tǒng)的故障會造成直流電流無法傳變至交流側(cè)，反而會使穿越電流減小。
1.5.2對于換流變壓器保護來說，直流系統(tǒng)造成的zui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。但由于直流保護的干預(yù)，實際只會出現(xiàn)半個周波的兩相短路。對于逆變側(cè)，由于觸發(fā)角很大，閥短路時流過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，直流系統(tǒng)一般不會提供短路電流。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造成這種轉(zhuǎn)換的停止，而不會使功率反向，因此直流側(cè)不會提供短路電流；在逆變側(cè)，當(dāng)故障輕微換相可以正常進行時，由于直流系統(tǒng)的定電流控制特性，直流側(cè)不會提供額外的短路電流。如果故障嚴(yán)重，必然造成換相無法進行（交流電壓降低），直流側(cè)更不會提供短路電流。
1.5.4由于直流控制系統(tǒng)快速的調(diào)節(jié)作用，在需要的時候，可以快速的將功率傳輸由一個方向反至另一個方向，對于換流變壓器來說，就會出現(xiàn)快速的潮流反向。
1.5.5換流變壓器保護區(qū)內(nèi)發(fā)生接地故障時，實際造成了閥的短路。由于閥的單向?qū)щ娦?，故障電流半周電流大，半周電流小，?dǎo)致差電流中含有較大的二次諧波。
1.5.6對于逆變側(cè)的換流變壓器的區(qū)內(nèi)故障，往往會導(dǎo)致?lián)Q相失敗的發(fā)生，從而在穿越電流電流中產(chǎn)生很大的諧波，但差電流（即提供給故障點的電流）仍主要為工頻分量。
1.5.7由于換流變壓器的特殊運行方式以及較大的漏抗（作為換相電抗），二次側(cè)故障一般不會造成各側(cè)TA的飽和，即使飽和造成保護的“誤動作”也是正確的（換流變的區(qū)外即閥的區(qū)內(nèi)故障，都會造成直流的停運）。但對于一個半開關(guān)的接線方式，交流系統(tǒng)區(qū)外故障時高壓側(cè)TA存在飽和的可能。。這種情況下的誤動作是不可接受的，必須防止。
1.5.8在閥未解鎖前，當(dāng)閥側(cè)交流連線存在接地故障時，并不產(chǎn)生接地電流，也不會對變壓器造成損害。但如此時不發(fā)現(xiàn)故障，閥一解鎖后，就會造成閥的短路。因此要設(shè)置保護檢測這種情況下的接地故障。
2、換流變壓器的保護措施
2.1保護的配置原則為了保證既可靠又安全，在既簡單又經(jīng)濟的情況下，可以這樣配置換流變壓器保護：每臺換流變壓器保護裝設(shè)兩臺保護裝置，每臺保護裝置的電源、輸入獨立，每臺裝置的輸出都可以到達(dá)斷路器的兩個跳閘線圈以及直流控制的兩個系統(tǒng)。每臺裝置采取措施防止自身誤動作，而靠兩裝置的或出口防止故障情況下的拒動作。
2.2保護的配置及原理為了避免換流站*的諧波對保護的影響，保護裝置應(yīng)從硬件和軟件上采取措施，使保護只針對工頻分量。
主保護包括穩(wěn)態(tài)比率差動、差動速斷、工頻變化量比率差動、零序比率差動、過激磁保護。后備保護包括過流、零序過流、過電壓、零序過壓、飽和保護。
2.2.1穩(wěn)態(tài)比率差動保護由于變比和聯(lián)接組的不同，電力變壓器在運行時，各側(cè)電流大小及相位也不同。在構(gòu)成繼電器前必須消除這些影響。換流變壓器的TA一般裝在各側(cè)繞組上，因此原、副邊繞組電流相位相同，因此只需要對變比的影響進行補償。以下的敘述的前提均為已消除了變壓器各側(cè)幅值和相位的差異。
穩(wěn)態(tài)比例差動保護用來區(qū)分感受到的差流是由于內(nèi)部故障還是不平衡輸出（特別是外部故障時）引起。裝置采用初始帶制動的變斜率比率制動特性，穩(wěn)態(tài)比率差動元件由低值比率差動（靈敏）和高值比率差動（不靈敏）兩個元件構(gòu)成。為了保證區(qū)內(nèi)故障的快速切除，只有低值比率差動元件（靈敏）設(shè)有TA飽和判據(jù)，高值比率差動元件（不靈敏）不設(shè)TA飽和判據(jù)。
