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换流变压器

换流变压器(Converter Transformer) 接在换流桥与交流系统之间的电力变压器。采用换流变压器实现换流桥与交流母线的连接，并为换流桥提供一个中性点不接地的三相换相电压。换流变压器与换流桥是构成换流单元的主体。换流变压器在直流输电系统中的作用有：�0�8传送电力；�0�9把交流系统电压变换到换流器所需的换相电压；�0�0利用变压器绕组的不同接法，为串接的两个换流器提供两组幅值相等、相位相差30°(基波电角度)的三相对称的换相电压以实现十二脉动换流；�0�1将直流部分与交流系统相互绝缘隔离，以免交流系统中性点接地和直流部分中性点接地造成直接短接，使得换相无法进行；�0�2换流变压器的漏抗可起到限制故障电流的作用；�0�3对沿着交流线路侵入到换流站的雷电冲击过电压波起缓冲抑制的作用。

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1换流变压器

换流变压器/换流变压器 编辑
换流变压器 (Converter Transformer) 接在换流桥与交流系统之间的电力变压器。采用换流变压器实现换流桥与交流母线的连接，并为换流桥提供一个中性点不接地的三相换相电压。换流变压器与换流桥是构成换流单元的主体。换流变压器在直流输电系统中的作用有：�0�8传送电力；�0�9把交流系统电压变换到换流器所需的换相电压；�0�0利用变压器绕组的不同接法，为串接的两个换流器提供两组幅值相等、相位相差30°(基波电角度)的三相对称的换相电压以实现十二脉动换流；�0�1将直流部分与交流系统相互绝缘隔离，以免交流系统中性点接地和直流部分中性点接地造成直接短接，使得换相无法进行；�0�2换流变压器的漏抗可起到限制故障电流的作用；�0�3对沿着交流线路侵入到换流站的雷电冲击过电压波起缓冲抑制的作用。
技术特点与要求 由于换流变压器的运行与换流器换相造成的非线性密切相关，它在漏抗、绝缘、谐波、直流偏磁、有载调压和试验等方面与普通电力变压器有不同的特点和要求。
漏抗 以往由于晶闸管的额定电流和过负荷能力有限，为了限制阀臂短路和直流母线短路的故障电流，换流变压器的漏抗一般比普通电力变压器的大，一般为15－20％, 有些工程甚至超过20％。随着晶闸管的额定电流及其承受浪涌电流能力的提高，换流变压器的漏抗可按对应的容量和绝缘水平合理选择，阻抗相应降低，通常为12－18％，因此，设备主参数、绝缘水平、换流器无功消耗及能耗等都可相应降低，同时，换流器的运行性能也有所改进。
为减少非特征谐波，换流变压器的三相漏抗平衡度要求比普通电力变压器高，通常漏抗公差不大于2％。如果运输条件允许，现在的工程多采用如图1所示的单相三绕组换流变压器结构，进一步减少十二脉动换流单元中换流变压器六个阻抗值的差别。
图1 单相三绕组换流变压器结构示意图
绝缘 换流变压器阀侧绕组和套管是在交流和直流电压共同作用之下工作的，如图2 所示。在这种电压作用下，由于油、纸两种绝缘材质的电导系数与介电系数之比差别很大，油纸复合绝缘中直流场强按电导系数分布，交流场强则按介电系数分布。当直流电压极性迅速变化时，会使油隙绝缘受到很大的电应力。在套管与底座的连接部分，由于绝缘结构复杂，这一问题最为严重。
图2 双极、十二脉动换流变压器阀侧绕组对地电位图
(a) 接线 (b) 波形
越接近直流两极的阀侧绕组对地电压越高，在设计时必然增大绕组端部与铁芯轭部的距离，使绕组端部的辐向漏磁和局部损耗增加，因谐波漏磁而引起的损耗则增加更多。
作为阀侧绕组外绝缘的套管，其爬电距离要考虑到直流电压的分量，为了避免雨天时在直流电压作用下，由于不均匀湿闪而造成的闪络故障，一般阀侧套管均伸入阀厅。目前，干式合成套管已得到实际应用。为了抗震，套管法兰盘处一般装有振动阻尼装置。
谐波 换流变压器漏磁的谐波分量会使变压器的杂散损耗增大，有时可能使某些金属部件和油箱产生局部过热现象。在有较强漏磁通过的部件要用非磁性材料或采用磁屏蔽措施。谐波磁通所引起的磁致伸缩噪声处于听觉较为灵敏的频带，必要时要采取更有效的隔音措施。
直流偏磁 换流器触发时刻的间隔不等，交流母线正序二次谐波电压和与直流线路并行的交流线路的感应作用等将在换流变压器阀侧绕组电流中产生直流分量；接地极入地电流引起的地电位变化会在交流侧绕组电流中产生直流分量，二者共同使换流变压器产生直流偏磁现象。使在铁芯的B－H曲线上的运行工作点绕行轨迹偏离对称状态，部分进入一侧的饱和段，励磁电流分量出现一个半波的尖峰波形，使变压器的损耗、温升以及50Hz的噪声(正常时基波噪声频率为100Hz)都有明显增加，应在换流变压器设计中充分考虑。
有载调压 换流变压器应具有较多的有载调压开关，利用调压开关可使直流输电系统经常运行在接近最佳状态，换流器触发角运行在适当的范围内，以兼顾到运行的安全性和经济性。分接开关的调压范围一般为20－30％，每档调节量为1％－2％，以达到分接开关调节和换流桥触发控制联合工作，做到既无明显的调节死区，又可避免频繁往返动作。
试验 换流变压器除了与普通电力变压器一样，需要进行例行试验、型式试验之外，还需进行直流电压试验、直流电压局部放电试验、直流电压极性反转试验等。(见换流变压器试验)
容量和型式的选择 换流变压器的额定容量可按下式进行初步选择，即
S＝1.047 Pd
Pd=1.35 U2Id
式中S为换流变压器三相总容量；Pd为额定直流功率；Id为额定直流电流；U2为阀侧绕组额定线电压。对于每极采用一个十二脉动换流器的双极换流站，换流变压器理论上有四种可供选择的型式： �0�8采用两台三相三绕组变压器，Yo/y/d接线，备用一台，适用于小型换流站；�0�9采用四台三相双绕组变压器，Yo/y和Yo/d接线的各两台，备用各一台，适用于中等容量的直流工程；�0�0较大容量的工程，往往由于变压器运输条件的限制，而采用6台单相三绕组变压器，型式完全一样，全部为Yo/y/d接线，备用只要一台，但占地面积较大；�0�1对于更大容量的换流站，采用12台单相双绕组变压器，Yo/y和Yo/d接线的各6台，备用各一台，占地面积则更大。目前的实际工程中多采用第�0�0种型式。