高压直流输电用换流变压器

阀侧末端: 1 175 网侧: 1 175 阀侧: 9 50
网侧末端: 95
阀侧 DC 120min 带局放测量的耐压试验/ kV
424
- 257 ( 90 min)
阀侧极性反转电压( DC) / kV
+ 257 ( 90 min)
- 257 ( 45 min )
阀侧 60 min AC 外施试验电压/ kV
[ 7] L Ahlgren, O Skogkeim, V Burtnyk. Survey of the Reliability of HVDC Syst ems Throughout the World During 1989 ~ 1990 [ R ] . CIGRE Report, No. 14- 302, 1992 CIGRE Session.
2 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:
收稿日期: 2002- 01- 30
ห้องสมุดไป่ตู้
( 1) 短路阻抗: 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。但短路阻抗过大, 会使换流 变压器的无功分量增大, 直流电压中换相压降过大, 因此在设计中要兼顾。
在运行中, 由于换流变压器阀侧绕组不仅受到 交流电压而且受到直流电压的作用, 此外, 直流电压 的极性还应根据需要进行反转, 因此, 阀侧绕组内部
# 6 # June 2001
High Voltage Apparatus
Vol 38 No. 3
绝缘中的电位分布和场强与普通电力变压器不同, 要采用全绝缘。换流变压器和普通电力变压器的内 绝缘都采用变压器油和绝缘纸板的复合结构, 但两 者的绝缘纸板与变压器油的比例不同。在交流电压 作用下, 绝缘中的电场呈容性分布, 与材料的介电系 数成反比, 由于绝缘纸板的介电系数约为变压器油 的 2 倍, 变压器油中的电场大于绝缘纸板中的电场, 大部分电压由变压器油承担; 在直流电压作用下, 绝 缘中的电场呈阻性分布, 与材料的电导率成反比, 而 材料的电导率受温度、湿度、电场强度及电压加载时 间的影响, 一般绝缘纸板的电导率与变压器油的电 导率之比约为 1B10~ 1B500, 变压器油中的电场远小 于绝缘纸板中的电场, 电压绝大部分由绝缘纸板承 担; 在极性反转时, 绝缘中的电场基本按容性分布。 因此, 在设计中对油纸绝缘电气强度的校核, 既要考 虑交流电压的作用, 又要考虑直流电压的作用和极 性反转时的情况, 应增加绝缘中绝缘纸板的比例。
[ 3] D J Christ ofersen, I Vancers, H Elahi, M G Bennett. A Survey of the Reliability of HVDC Syst ems Throughout the World During 1997 ~ 1998[ R ] . CIGRE Report , No. 14- 102, 2000 CIGRE Session.
3 三峡 ) 常州直流工程的换流变压
器的结构参数
三峡 ) 常州直流输电工程龙泉整流侧换流站换 流变压器的基本结构为单相双柱双绕组结构, 两柱 并联。铁心为双柱带旁轭结构, 在铁心柱外绑扎有 半导体绑带, 以加强铁心柱的整体强度, 并减小铁心 至线圈的距离; 调压线圈为层式, 网侧线圈为纠结 ) 连续式, 阀侧线圈为螺旋式( 阀侧 Y 接) 和纠结 ) 连 续式( 阀侧 D 接) , 所有线圈按照计算的压紧力压装 后进行线圈高度调节, 保证线圈高度满足设计要求; 在器身上下两端铁轭以外部分设有磁分路, 用以吸 收漏磁并导入铁轭, 降低产品的杂散损耗; 绝缘结构
insulation structure
1 引言
换流变压器是整个直流输电系统中必不可少的 重要设备, 其主要参数按直流系统的特殊要求确定。 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。另外, 换流变压器还有 下列功能: 提供相位差为 30b 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。
( 2) 直流偏磁: 如果换流阀触发脉冲间隔不等, 会使换流变压器发生直流偏磁, 导致换流变压器铁 心周期性饱和, 发出低频噪声, 同时损耗和温升也将 增加。因此, 设计时要充分考虑直流偏磁的影响。
( 3) 谐波: 在运行中, 换流变压器直流侧和交流 侧产生的谐波电流使换流变压器损耗和温升增加, 产生局部过热, 发出高频噪声, 还会使交流电网中的 发电机和电容器过热, 对通讯设备产生干扰, 使换流 装置控制不稳定, 有时会在电网中引发局部谐波过 电压。通常, 减小谐波的方法有两种。一是增加换 流变压器的脉波数, 但这会使换流变压器的接线非 常复杂, 且不经济, 不适用于高压直流输电; 二是在 换流装置的交流侧用滤波器限制交流谐波, 在直流 侧用平波电抗器来限制直流谐波。
[ 8] IEEE 1240- 2000. IEEE Guide for the Evaluat ion of the Reliabilit y of HVDC Convert er St ations[ S] .
[ 9] 浙江大学. 直流输电[ M ] . 北京: 水利电力出版社, 1985.
作者简介: 刘海 峰( 1978- ) , 男, 硕士 研究 生, 从事 直流 输电与柔性交流输电方面的研究。
327
OFAF
525 / 3 210. 4/ 3 + 25 525/ 3 - 5 @ 1. 2 5% 1 6. 0 ? 0. 6
75 96 98 136 732 网侧首端: 1 550 阀侧首端: 1 675 网侧末端: 250 阀侧末端: 1 675 网侧: 1 175 阀侧: 1 425 网侧末端: 95 81 0 - 579 ( 90 min) + 579 ( 90 min) - 579 ( 45 min) 600
作者简介: 韩晓东( 1970- ) , 男, 陕西 西安市人, 工程 师, 从事变压器电气设计和结构设计工作。
( 上接第 4 页)
参考文献:
[ 1] 徐 政1 含多个直流换流站 的电力系 统中交直 流相互作 用特 性综述[ J]1 中国电力, 1998, 22( 2) : 16- 191
[ 2] Yingjun Dai, K aiping Tang. GeZhouBa Convert er Station Operation Experiences[ A] . The 4th Internat ional HVDC Operat ing Conference[ C] , Yichang, China, Sept ember 6- 8, 2001.
短路阻抗/ %
噪音/ dB( A) ( 声压级)
空载损耗/ kW
基频 考虑谐波电流 考虑直流偏磁
16. 0 ? 0. 6 75 96 98 136
负载损耗/ kW( 考虑谐波分量)
732 网侧首端: 1 550
雷电冲击耐压/ kV
阀侧首端: 1 175 网侧末端: 2 50
操作冲击耐压/ kV 1 min AC 外施电压/ kV
在换流变压器的设计中, 要充分考虑谐波电流 引起的损耗增加, 在结构上还应采取有效的冷却措 施, 在套管升高座等有较强谐波通过的部位采用非 导磁材料, 在绕组两端和油箱壁上分别加磁屏蔽和 电屏蔽, 加强换流变压器和安装现场的吸音、减震结 构等抑制可闻噪声措施, 以减小谐波产生的影响。
( 4) 直流分量: 由于换流阀的轮流导通, 换流变 压器阀侧绕组对地电位含有直流分量, 这就要求换 流变压器的绝缘结构远比普通电力变压器复杂。
( Xi. an XD Transformer Co. , Ltd. , Xi. an 710077, China)
摘要: 简要分析了换 流变压 器设计 中的难 点和特 殊要求, 介绍了三峡 ) 常州直流输电 工程的 换流变 压器的 结构 和基 本性能参数。 关键词: 高压直流输电; 换流变压器; 绝缘结构 中图分类号: TM40 文献 标识码: B Abstract: This paper briefly analyses the difficult points and special demands in the design of converter transformer, and presents the structure and basic performance parameters for converter transformer used in Three Gorge- Changzhou HVDC T ransmission Project. Key words: HVDC transmission; converter transformer;
表 1 基本参数及主要技术性能
额定容量/ MVA 相数 频率/ Hz 联接组标号
阀侧 D 接换流变压器 297. 5 单 50 Y/ Y
阀侧 Y 接换流变压器 297 . 5 单 50 Y/D
冷却方式
OFAF
额定网侧电压/ kV 额定阀侧电压/ kV
调压范围
5 25/ 3 210. 4 + 25 525 / 3 - 5 @ 1. 25%
[ 5] D J Christof ersen, H Elahi, M G Bennett. A Survey of the Reliability of HVDC Systems Throughout the World During 1993~ 1994[ R] . CIGRE Report , No. 14- 101, 1996 CIGRE Session.
是根据交、直流电场的分布和绝缘材料的特性进行
设计, 器身通过油压涨管压紧, 使整个器身形成一个 整体, 大大提高了变压器的抗短路能力; 从线圈出头 到套管以及两柱之间引线均用均压管屏蔽, 改善了 引线的电场。油箱采用桶式平箱盖结构, 箱壁为平 板, 内侧有铜屏蔽, 以减少箱壁中产生的杂散损耗, 油箱壁采用高强度钢板, 用槽形加强筋加强, 保证油 箱强度高, 结构紧 凑, 满足铁 路运输的外限尺 寸要 求。基本参数及主要技术性能列于表 1。
[ 6] D J Christofersen, H Elahi, M G Bennett . Survey of the Reliability of HVDC Systems Throughout the World During 1991~ 1992[ R] . CIGRE Report , No. 14- 101, 1994 CIGRE Session.
2002 年 6 月
高 压 电器
第 38 卷 第 3 期 # 5 #
文章编号: 1001- 1609( 2002) 03- 0005- 02
高压直流输电用换流变压器
韩晓东, 翟亚东
( 西安西电变压器有限责任公司, 陕西 西安 710077)
CONVERTER TRANSFORMER USED FOR HVDC TRANSMISSION HAN Xiao- dong, ZHAI Ya- dong
[ 4] D J Christofersen, H Elahi, M G Bennett . A Survey of the Reliabil ity of HVDC Syst ems Throughout the World During 1995~ 1996[ R ] . CIGRE Report , No. 14- 102, 1998 CIGRE Session.