換流變壓器與電力變壓器有何不同，區(qū)別在哪

換流變壓器是將電能從交流系統(tǒng)傳輸給一個或多個換流橋，或者相反傳輸?shù)淖儔浩鳌２捎脫Q流變壓器實(shí)現(xiàn)換流橋與交流母線的連接，并為換流橋提供一個中性點(diǎn)不接地的三相換相電壓。換流變壓器與換流橋是構(gòu)成換流單元的主體。電力變壓器是通過電磁感應(yīng)將一個系統(tǒng)的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換為另一個系統(tǒng)的電壓和電流的電力設(shè)備。由鐵心和套于其上的兩個或多個繞組組成。

1．定義比較

換流變壓器(Converter Transformer)是一種將電能從交流系統(tǒng)傳輸給一個或多個換流橋，或者相反傳輸?shù)淖儔浩鳎奈恢猛ǔＴ趽Q流橋與交流系統(tǒng)之間。采用換流變壓器實(shí)現(xiàn)換流橋與交流母線的連接，并為換流橋提供一個中性點(diǎn)不接地的三相換相電壓。換流變壓器與換流橋是構(gòu)成換流單元的主體。

電力變壓器（power transformer）是一種靜止的電氣設(shè)備，是用來將某電力變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，是用來將某一數(shù)值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓（電流）的設(shè)備。

2．結(jié)構(gòu)比較

換流變壓器的結(jié)構(gòu)包括：硅鋼片，繞組，絕緣材料，套管及升高座，有載調(diào)壓開關(guān)，冷卻器，繼電器，壓力釋放閥，表計等。

電力變壓器的結(jié)構(gòu)主要有：硅鋼片，繞組，絕緣材料，冷卻系統(tǒng)，套管，油枕，油位計，分接頭，分接頭開關(guān)，吸潮器，防爆管，信號溫度，瓦斯繼電器等。

從整體結(jié)構(gòu)看，二者沒有本質(zhì)的區(qū)別，但是在具體器件的結(jié)構(gòu)上，由于所適用場合不同，電磁情況不同，其設(shè)計必須符合具體的要求，故在各個器件的具體結(jié)構(gòu)上存在很多差別，如換流變中的繞組按照其連接的系統(tǒng)不同，通常可分為連接交流系統(tǒng)的網(wǎng)繞組及調(diào)壓繞組；連接換流閥的閥繞組，而在電力變壓器中僅分為抵壓繞組和高壓繞組。換流變壓器中繞組的排列方式通常有以下兩種：鐵心柱→閥繞組→網(wǎng)繞組→調(diào)壓繞組；鐵心柱→調(diào)壓繞組→網(wǎng)繞組→閥繞組。

3．作用比較

換流變壓器在直流輸電系統(tǒng)中的作用有：

(1) 傳送電力；(2) 把交流系統(tǒng)電壓變換到換流器所需的換相電壓；(3) 利用變壓器繞組的不同接法，為串接的兩個換流器提供兩組幅值相等、相位相差30°(基波電角度)的三相對稱的換相電壓以實(shí)現(xiàn)十二脈動換流；(4) 將直流部分與交流系統(tǒng)相互絕緣隔離，以免交流系統(tǒng)中性點(diǎn)接地和直流部分中性點(diǎn)接地造成直接短接，使得換相無法進(jìn)行；(5) 換流變壓器的漏抗可起到限制故障電流的作用；(6) 對沿著交流線路侵入到換流站的雷電沖擊過電壓波起緩沖抑制的作用。電力變壓器的的作用主要在于升、降輸配電系統(tǒng)中的電壓。

4．工作原理比較

換流變壓器主要是通過繞組相位差的設(shè)計來實(shí)現(xiàn)換流橋與交流母線的連接，并為換流橋提供一個中性點(diǎn)不接地的三相換相電壓。普通電力變壓器主要是通過不同的繞組匝數(shù)來實(shí)現(xiàn)電壓大小的轉(zhuǎn)換。

5．換流變與普通變壓器的主要差別

由于換流變壓器閥側(cè)與直流相連，因此換流變壓器不僅承受交流電壓，而且還需要承受直流電壓，這是造成換流變壓器與普通電力變壓器結(jié)構(gòu)上不同的根本原因所在。由這一原因所導(dǎo)致的換流變與普通變壓器的差別主要表現(xiàn)在以下幾方面：

5.1  閥繞組承受的直流電壓對絕緣設(shè)計的影響

額定工作狀態(tài)下，閥繞組端部與地之間以及閥繞組與網(wǎng)繞組之間的主絕緣上長期承受直流電壓；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生潮流反轉(zhuǎn)時，閥繞組所承受的直流電壓也同時發(fā)生極性反轉(zhuǎn)。換流變壓器中長期持續(xù)受到的交直流疊加電場的作用以及以極性反轉(zhuǎn)為代表的直流躍變電壓的作用是換流變壓器絕緣設(shè)計中應(yīng)考慮的主要問題。

在交流電壓和沖擊電壓作用下，絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部各處的電壓分布是由介電常數(shù)所決定的。由于油和紙的介電常數(shù)相差不大，電場同時分布在油和紙中。而在穩(wěn)態(tài)直流電壓作用下，油紙絕緣中的電場分布取決于絕緣材料的電阻率。紙的電阻率比油高一個至幾個數(shù)量級，因此直流電場主要集中在絕緣紙中，此時，絕緣的弱點(diǎn)在紙板中。在結(jié)構(gòu)的處理上，要把握紙板中場強(qiáng)的大小，可以通過絕緣結(jié)構(gòu)中紙板的配置來改善電場的集中程度，同時要注意紙板的沿面爬電。

換流變壓器與電力變壓器有何不同，區(qū)別在哪

圖1-19  穩(wěn)態(tài)直流電壓作用下主絕緣中等位線分布圖

直流的極性反轉(zhuǎn)試驗(yàn)可視為在穩(wěn)定的直流電壓作用下，突然施加兩倍的反向直流電壓，此時，電場分布為直流電壓下的分布與兩倍反極性階躍電壓下的分布的疊加，變壓器油中的場強(qiáng)出現(xiàn)最大值，并很快衰減至穩(wěn)定直流電壓作用下的場強(qiáng)，而紙板中的場強(qiáng)則低于其穩(wěn)定直流電壓作用下的場強(qiáng)。電壓分布見圖1-20。

換流變壓器與電力變壓器有何不同，區(qū)別在哪

圖1-20

由此可見，換流變壓器中的電場分布要比普通變壓器中的電場分布復(fù)雜得多。另外，影響直流場分布的主要技術(shù)指標(biāo)—絕緣材料的電阻率又受溫度、濕度、電場強(qiáng)度及加壓時間等諸多因素的影響而在很大范圍內(nèi)變化，增加了不穩(wěn)定性。

因此換流變壓器的主絕緣較普通變壓器而言要采用更多的紙板，組成油—紙隔板系統(tǒng)。其中的紙板不僅在交流場中承擔(dān)分割油隙的功能；在直流場中，還有調(diào)節(jié)電阻分布，進(jìn)而影響直流電場分布格局的作用。此外，換流變壓器中閥側(cè)引線及其與套管相接處的絕緣設(shè)計是另一個設(shè)計難點(diǎn)，這些部位的絕緣結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，介質(zhì)種類多，影響電場分布的因素也較多。事實(shí)上，在運(yùn)行中和工廠試驗(yàn)時發(fā)生絕緣損壞的部位主要集中在這里。

5.2  直流偏磁問題

換流變壓器在運(yùn)行中由于交直流線路的耦合、換流閥觸發(fā)角的不平衡、接地極電位的升高等多方面原因會導(dǎo)致?lián)Q流變壓器閥側(cè)及交流網(wǎng)側(cè)線圈的電流中產(chǎn)生直流分量，使換流變壓器產(chǎn)生直流偏磁現(xiàn)象，從而導(dǎo)致?lián)Q流變壓器損耗、噪聲都有所增加。因此直流偏磁問題在設(shè)計時必須給予充分的考慮。

5.3  高次諧波對損耗和溫升的影響

換流變壓器繞組負(fù)載電流中的諧波分量將引起較高的附加損耗，因?yàn)橹C波的頻率高，故單位諧波的附加損耗比單位基波的高。因此如何確定由諧波引起的損耗是確定換流變壓器負(fù)載損耗和溫升的中心問題。

5.4  有載調(diào)壓范圍大，動作更頻繁

為了補(bǔ)償換流變壓器交流側(cè)電壓的變化，換流變壓器運(yùn)行時需要有載調(diào)壓。換流變壓器的有載調(diào)壓開關(guān)還參與系統(tǒng)控制以便于讓晶閘管的觸發(fā)角運(yùn)行于適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，從而保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。為了滿足直流降壓運(yùn)行的模式，有載調(diào)壓分接范圍相對普通的交流電力變壓器要大得多。