高压直流输电中谐波对换流变压器差动保护的影响

高压直流输电中谐波对换流变压器差动保护的影响

贺强1谢辰昱2罗希3

（1中国南方电网超高压输电公司贵阳局贵州贵阳550002；2中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局贵州贵阳550016；3贵州电网有限责任公司贵安供电局贵州贵阳550025）

摘要：高压输电系统和直流输电系统的特殊优点正在越来越多应用。但是，每一种高压直流输电系统变换特点和电力变压器的一般结构略有不同。换流器的高压直流输电系统是一个非线性组件，产生了大量的谐波，谐波转换变压器保护运动影响沟通，加上直流控制系统的调整和控制的错，对传统的变流变压器和电力变压器进行了保护。在EMTDC模拟程序的基础上，通过EMTDC对不同工作情况下的数据进行分析，获得了变压器微分解波特性影响了变压器差动保护。

关键词：高压直流输电；换流变压器；差动保护；PsCAD/EMTDC仿真；Maflab

变压器换流是整个直流输电系统的基本设备，其主要参数是根据直流系统的特殊要求确定的。在整流站，交流系统和直流系统隔离是通过流变压器，交流系统的电能通过转换器转换成高压直流，通过高压输电线路传输；在逆变站，直流能量通过转换装置转换成交流电，然后通过转换变压器传输到交流电网中；因此，替代交流输电网络与高压直流输电网络的联络来实现的。

一、换流变压器设计的特殊要求

设计换流变压器与普通电力变压器的主要区别：

1.短路的阻抗：变压器当桥和臂短路时，变压器要有足够的短距离电阻，以对过大的短路电流变流阀的损坏限制。但是，太多的短距离电阻会增加变流器的无孔量，而直流电压的环状电压会减少得太多，所以必须从两个方面考虑。

2.直流偏磁：如果变压器脉冲间距不同，则引起直流磁性的变压器，引起变压器铁芯的周期性饱和，产生低频率噪音，消耗增大，温度升高。所以在设计中要考虑到它是否影响到直流偏磁。

3.谐波：操作的变压器直流侧和交流侧谐波电流变换器变压器损耗和温升，产生局部过热，高频噪音，而且交流电网发电机和电容器过热，干扰通信设备、转炉设备控制不稳定，有时会造成当地电网谐波过电压。通常有两种方法来降低谐波。第一个是增加换流变压器的脉冲数量，但这将使转换流压器的电缆非常复杂，对于直流高压传输来说是不经济的；第二种方法是通过在换流装置的交流侧的过滤器来限制谐波的交流，并通过在直流的平波电抗器上限制谐波直流。在设计换流变压器上必须充分考虑到谐波电流引起的损耗增加，结构还应该采取有效的降温措施，强劲的上升等套管谐波通过与非磁性材料部分，加强变换器变压器和吸音、减震结构的安装位置可听噪声的抑制措施，如减少谐波的影响。

4.直流分量：由于交流阀的存在，变压器的测线组在地面电位上有直流分段，意味着变压器的绝缘组比一般变压器复杂得多。在运行过程中，回流变压器的变压器不仅受交流电压的影响，而且也受直流电压的影响。因为直流电的极性也是根据需要而向相反的方向产生的。因此，发地线圈内部绝缘电位的分布和电场的强度不同于一般的电变压器。变压器和普通变压器的内部绝缘包括变压器油和绝缘板的混合物，但由于变压器油的比例不同。电场的分布和能力是在交流电压下决定的。因为绝缘纸的中间系数是变压器油的两倍，而绝缘板电场小于变压器油，其中大部分由变压器油决定。介质的电场重量与材料的电互相平衡，导电材料受温度、湿度、电场强度和充电电压负载时间的影响，由绝缘板的导电性能与导电性能的比是1110~11500，变压器油的电场的电场远小于保温板、在很大程度上支持电压；在极性反转的情况下，绝缘中的电场主要分布在电容上。因此，在设计绝缘强度校正时，应考虑到交流电压极性反转的情况和直流电压的影响，提高绝缘中绝缘板的比例。

二、差动电流仿真计算

变压器主要由差动保护和气体保护，以保护变压器绕组、套管和引线免受各种短路故障的影响。变流变压器的差动保护原理在反应频率分量和变压器功率平衡原理上与交流系统变压器基本相同。目前，微机保护被广泛应用，其中电流互感器通过y线直接与保护装置连接。利用计算机软件对接线组引起的相位差和幅值进行了计算和校正。

1.正常运行。图1显示A相流的波形系统正常运行。在正常运行中，如图（1）所示波形被扭曲，谐波的含量高于纯交流系统，但在转换变压器的微分流中波动幅度较低。

2.变流变压器三相内部故障（1#）。当变压器A位差波形的网侧发生三相故障时，在变压器l#网侧内部发生三相故障时，网侧电流较大。阀门的一边几乎没有电流。0．3～0．35s是故障的时间。在故障期间差流很大。

图1正常运行时的1#换流变压器A相差流

3.整流侧换流阀短路故障。整流侧换向器阀的短路位于2号变流器阀侧。此时，可认为是换向器换向器变压器的换向阀短路，换向器变压器的换向阀连接到C阀和接地阀，换向器换向阀短路时相位差电流波形。整流侧换流阀短路是换流变压器最严重的区域外故障。停机时间（O．3～O．35s）当换流变压器铁芯饱和时，发生畸变的电流，较大的谐波含量。

三、数据分析

1.数据

分析。编程Matlab，基于以FFF为主，分析了1#整流侧换流变压器ABC3的差动流量。该模型是一个脉冲校正器。脉冲整流器12由两个连续的脉冲6整流器组成，当脉冲6整流器发生故障时，对另一个脉冲6整流器有影响。下面分析了转换变压器ABC相位差电流中谐波2、3、4、5、7次的含量。表上的数据应以百分比对基本数的百分比对应（1）正常运行

从表1分析正常运行时，发现微分流动中各谐波的较小，但特征是谐波5和7相对较大。频率传感器交流侧发生5次或7次谐波是主要原因。但是，与与基波相比，谐波的值较小，不会对保护效果产生太大影响。（2）流量互感器内部故障。变压器内部的障碍是变压器网络三相短路的模拟分析。在电力变压器的保护中，一般根据二次谐波和基波比，区分磁流和内部故障。二次谐波与二次谐波的比值超过二次谐波抑制比（一般为15%至17%），就会停止内部故障，并拒绝保护电源。第三次和第五次谐波的比值也明显增大，根据第五次和第三次值抑制的原理，励磁保护将受到一定程度的影响，如果超过相应的制动比，保护将遭到拒绝。

当换流变压器的内部故障，断开的积极流侧回流阀发生，造成的保护拒绝谐波含量高可以考虑进一步改善和保护拒绝是可以避免的，比如增加保护设置值的方法。当然，为了可靠性变压器继电保护的可靠性提高，这个问题还需要进一步研究。

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