直流输电用800kV换流变压器的场域分析

　　1引言

　　目前, 我国已开工建设±800kV 直流输电系统，均采用双 12 脉动阀组串联±(400+400)kV 的电压组合， 处于最高端的换流变压器阀侧对地直流电压为±800kV， 此处换流变压器的主绝缘结构较复杂，研制也较困难。直流输电系统中含有大量的谐波，其将在换流变压器的绕组及结构件中产生较大的附加损耗，造成绕组及结构件过热。 对此，在本文中笔者对±800kV 换流变压器的交流电场、直流电场、极性反转场、磁场、涡流场及油箱等结构件的应力场进行了分析，用于保证产品结构的可靠性，并为此种产品的自主化设计打下了技术基础。

　　2 800kV换流变压器阀侧绕组试验电压的确定

　　±800kV 直流输电系统， 采用双 12 脉动阀组串联系统， 其换流变压器的接线原理示意图如图 1 所示。

　　从图 1 中可见，处于 800kV 极线处的组成 Y/Y联结组的换流变压器为 800kV 换流变压器，800kV换流变压器阀侧绕组除承受交流电压、 雷电冲击电压和操作过电压外，还承受直流电压、直流与交流的混合电压和系统发生潮流反转(系统反送电)时产生的极性反转电压的作用。

　　阀侧绕组的外施直流电压、极性反转电压、交流外施电压可以根据下述方法进行计算。

　　根据±800kV 直流输电系统的参数可知，阀侧绕组的最大相间交流工作电压为：Uvm=174.5kV

　　由图 1 可知， 从直流线路的中性点至与变压器相连的整流桥的极线处所串接的六脉动桥的数量为：N=4。

　　每个阀桥的最高直流电压为：

　　阀侧绕组的冲击试验电压、 操作试验电压与交流 800kV 电压等级的绝缘水平相当。网侧绕组承受交流电压、 工频交流 (感应和外施)试验电压、雷电冲击电压和操作过电压等多种试验 。 其 试 验 电 压 值 同 交 流 变 压 器 ， 可 按 GB/T18494.2 确定。

　　3 ±800kV换流变压器绕组电流的谐波频谱

　　在直流输电线路中， 直流侧的电压和电流也不是平坦恒定的直流，它们都含有多种谐波分量。对于一个脉动数为 P 的换流装置，在它与换流变压器阀侧绕组相连接的交流侧， 将主要产生 h=kp±1 次的谐波(k 为任意整数，p=6)。 这些主要的典型谐波称为换流变压器的特征谐波， 除此以外的其他各次谐波， 称为非特征谐波。 根据直流输电系统的计算结果，可以得到换流变压器阀侧绕组的各次谐波频谱。表 1 为一台±800kV 换流变压器典型的谐波频谱。

　　因此， 需对上述各次谐波所构成的磁场进行分析。

　　4 ±800kV换流变压器器身结构简介

　　±800kV 换流变压器器身绝缘为多柱(两个或三个)并联结构，每一相的主绝缘结构需根据电场的计算确定， 绕组排列方式为铁心—调压绕组—网侧绕组—阀侧绕组—油箱。