我国发电资源分布和用电需求极不平衡，随着国民经济和社会的快速发展，现有的超高压电网已不能满足社会发展的需求。发展特高压输电技术，特别是特高压直流输电技术，不仅是解决超远距离、超大规模、低损耗送电和跨区互联的一个重要手段，也是验证特高压输电技术和考核特高压设备的重要途径，必将推动电力布局从就地平衡向全国乃至更大范围统筹平衡转变，从根本转变我国电力发展方式。本文结合作者参加的国家重点工程——向家坝-上海特高压直流输电工程，围绕换流变电站的构成与功能、换流变压器的结构特点及其继电保护技术和换流变压器的充电试验技术等方面展开研究，对特高压直流输电技术的一些实际工程应用问题进行了较系统的探索。论文系统地综述了特高压直流输电的发展历史及在我国的应用现状，阐述了特高压直流输电的主要特点及其技术经济优势。系统地介绍了换流变电站的结构型式和功能，并从套管、有载分接开关、OLTC油流保护继电器、气体继电器、压力释放阀五个方面重点分析了换流变压器的基本结构。作为换流站的重要一次设备，换流变压器在安装、试验、运行条件等很多方面与常规电力变压器有很大不同。本文从绝缘结构、短路阻抗、谐波特性、有载调压和试验项目等方面系统地分析了换流变压器不同于常规电力变压器的结构特点和运行特性，总结了现场试验中必须注意的关键问题。换流变压器的投资在换流站中占很大比例，其可靠安全运行是直流输电系统可靠安全运行的基础。因此给换流变压器提供完善的保护功能对直流输电系统的安全稳定可靠运行显得尤为重要。论文通过与普通变压器保护的系统比较，分析了换流变压器保护范围及配置原则，简要介绍了换流变压器的保护要求和保护配置方案，分析阐述了换流变压器电量保护的工作原理；重点分析了换流变压器主保护和后备保护的工作原理及调试方法。论文还介绍了换流变压器非电量保护的配置方案及现场调试方法，总结了现场调试中发现的问题，并在理论分析的基础上提出了解决方案；对换流站整个直流区域保护控制系统的构成特点及直流保护配置进行了说明。论文从换流变电站充电试验的重要性出发，简述了充电试验的目的及其规程要求。结合作者参加的实际工程建设项目，介绍了换流变压器充电试验的原则方法和基本步骤；结合复龙换流站实际工程的系统调试工作，系统地总结和分析了充电试验中发现的实际问题，提出了解决问题的基本方法和建议措施；同时本文还系统地阐述了充电试验空载投入另一极换流变压器时所产生的励磁涌流的特性及其对直流输电系统可能造成的影响。本文以电力系统继电保护和高电压试验理论为指导，紧密结合工程实际开展应用研究，其对换流变压器保护调试和充电试验中所出现的相关问题之理论分析、解决方案和建议措施，均经受了现场应用检验，对相关实际工程的同类问题具有一定的参考价值。