基于新型换流变压器的直流输电系统设计

基于新型换流变压器的直流输电系统设计

1 前言

换流变压器及滤波装置是直流输电系统中的重大技术装备。传统的换流变压器及滤波方案虽然广泛应用，但并不完善。传统滤波方案将滤波器安装于交流母线与换流变压器网侧绕组之间。这使得由换流器产生的谐波电流和无功电流均要通过变压器的网侧、阀侧绕组。这必然会在铁心和结构件中通过较强的谐波磁通，使得变压器绝缘强度加大，损耗增加，振动和噪声大。

针对上述问题，本文提出了一种新型换流变压器及其滤波系统，它是利用电磁感应原理在副边绕组间实现谐波磁势平衡的谐波抑制新方法，称之为感应滤波；分析了该滤波新方法的谐波抑制机理；在此基础上，对在建的新型直流输电系统平台的阀侧滤波器进行综合设计。

2 感应滤波的谐波抑制机理

现以图1所示中间引出抽头接单调谐滤波器的单相三绕组变压器为例，阐述利用变压器耦合绕组的安匝平衡作滤波机理的新型滤波方式。图中，1表示一次绕组，2表示二次延边绕组，3表示二次公共绕组，Ih 表示谐波电流源。箭头所示为谐波电流在变压器中的流通路径。

分析可知：在延边绕组2通过谐波电流影响下，公共绕组2和一次绕组1要感生相应的谐波电流，满足以下磁势平衡关系：W2Ih=W3Ih3+W1Ih1 （1）

式中：W1 一次绕组的匝数，W2 二次负载绕组的匝数，W3—二次滤波绕组的匝数。

如果延边绕组2 和公共绕组3 的安匝能保持平衡，则Ih1 =0，就不会在一次绕组感生谐波电流，从而使一次与谐波隔离开来，达到谐波屏蔽的目的。

由此可知，该种滤波方式的实现需要同时满足如下两个条件[3]：

（1）图1 变压器二次绕组引出抽头接滤波器，目的是对谐波加以引流，为变压器耦合绕组2、3 的谐波安匝平衡作滤波方式提供前提。引流效果越好，利用耦合绕组的谐波屏蔽效果