換流變壓器是超高壓直流輸電工程中至關(guān)重要的關(guān)鍵設備，是交、直流輸電系統(tǒng)中的換流、逆變兩端接口的核心設備。它的投入和安全運行是工程取得發(fā)電效益的關(guān)鍵和重要保證。換流變壓器的關(guān)鍵作用，要求其具有高可靠性和高技術(shù)性能。因為有交、直流電場、磁場的共同作用，所以換流變壓器的結(jié)構(gòu)特殊、復雜，對于保護措施的要求較高。

    一、換流變壓器保護配置

    原則：可靠、安全。每臺換流變壓器保護裝設兩臺保護裝置，每臺保護裝置的電源、輸入獨立，每臺裝置的輸出都可以到達斷路器的兩個跳閘線圈以及直流控制的兩個系統(tǒng)。每臺裝置采取措施防止自身誤動作，而靠兩裝置的或出口防止故障情況下的拒動作。

    目的：避免換流站特有的諧波對保護的影響，保護裝置應從硬件和軟件上采取措施，使保護只針對工頻分量。

    二、換流變壓器保護措施

    1、穩(wěn)態(tài)比率差動保護

    由于變比和聯(lián)接組的不同，電力變壓器在運行時，各側(cè)電流大小及相位也不同。在構(gòu)成繼電器前必須消除這些影響。換流變壓器的TA一般裝在各側(cè)繞組上，因此原、副邊繞組電流相位相同，因此只需要對變比的影響進行補償。以下的敘述的前提均為已消除了變壓器各側(cè)幅值和相位的差異。

    穩(wěn)態(tài)比例差動保護用來區(qū)分感受到的差流是由于內(nèi)部故障還是不平衡輸出（特別是外部故障時）引起。裝置采用初始帶制動的變斜率比率制動特性，穩(wěn)態(tài)比率 差動元件由低值比率差動（靈敏）和高值比率差動（不靈敏）兩個元件構(gòu)成[2]。為了保證區(qū)內(nèi)故障的快速切除，只有低值比率差動元件（靈敏）設有TA飽和判 據(jù)，高值比率差動元件（不靈敏）不設TA飽和判據(jù)。

    對于換流變壓器分接頭調(diào)整造成的差動電流不平衡，可用三種方法來解決：一是通過整定值躲開；二是利用浮動門檻自適應調(diào)整；三是利用分接頭位置來調(diào)整。方法一、二簡單實用，三實現(xiàn)起來復雜。

    2、后備保護

    后備保護包括過流、零序過流、過電壓、零序過壓、飽和保護。

    過流保護，主要作為換流變壓器各種故障的后備保護。由于只需與直流系統(tǒng)的最大過負荷能力配合，靈敏度容易滿足要求，因此不需采用復合電壓閉鎖與方向閉鎖。

    零序過流保護，主要作為換流變壓器接地故障后備保護。為防止變壓器和應涌流對零序過流保護的影響，應具有二次諧波制動閉鎖措施。當二次諧波含量超過一定比例時，閉鎖零序過流保護。

    零序過壓保護為針對工況i的保護。因為換流變壓器副邊不接地運行，保護主要在閥解鎖前檢測閥側(cè)交流連線的零序電壓來判斷是否有接地故障。閥解鎖后保護要被閉鎖，因閥解鎖后會測得零序電壓，此電壓不是接地故障造成的。

    飽和保護為針對工況的保護。由于TA無法傳變直流電流，因此只能間接的測量直流電流的大小。測量的原理如下：直流引起的鐵心飽和造成原邊繞 組零序電流中含有三次諧波，通過檢測零序電流中三次諧波峰值，可以等效出流過換流變壓器的直流電流。保護特性為根據(jù)變壓器的參數(shù)定義的反時限。

    3、工頻變化量比率差動保護

    裝置中依次按相判別，當滿足一定條件時，工頻變化量比率差動動作。工頻變化量比率差動保護經(jīng)過涌流判別元件、過激磁閉鎖元件閉鎖后出口。

    由于工頻變化量比率差動的制動系數(shù)可取較高的數(shù)值，其本身的特性抗區(qū)外故障時TA的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)飽和能力較強。工頻變化量比率差動元件提高了裝置在變 壓器正常運行時內(nèi)部發(fā)生輕微匝間故障的靈敏度。且工頻變化量比率差動保護不會受換流變壓器分接頭調(diào)整造成的差動電流不平衡的影響。

    為了更好的保護換流變壓器，應當盡量采取以上保護措施，以提高其使用效率，保證電網(wǎng)的正常運行以及企業(yè)、居民生產(chǎn)生活用電的供給。