胡彬

（廣州電力設(shè)計院，廣東 廣州 510610）

主變直流偏磁抑制措施及應(yīng)用實例

胡彬

（廣州電力設(shè)計院，廣東 廣州 510610）

隨著直流輸電在電力系統(tǒng)中應(yīng)用范圍越來越廣，直流輸電引起的直流偏磁對主變壓器安全運行的影響必須引起相關(guān)單位的重視。因此，對直流偏磁進行了分析，結(jié)合工程給出了一種具體的實施方案。

直流偏磁；主變振動；阻容隔直；變壓器

隨著我國電力行業(yè)的迅速發(fā)展，大規(guī)?？鐓^(qū)域輸電成為未來電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，直流輸電系統(tǒng)以其不受交流輸電穩(wěn)定性問題制約、長距離同等容量投資省、占地少等諸多優(yōu)點在電網(wǎng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，大容量、長距離的直流輸電成為解決電力需求矛盾的重要方法之一。但在直流輸電單極大地回線方式或雙極不平衡方式運行時，直流電流通過主變壓器中性點串入交流系統(tǒng)，變壓器將產(chǎn)生了直流偏磁問題；由太陽耀斑活動引起的地磁暴也會造成同樣的問題。因此，直流偏磁成為了電力系統(tǒng)急需研究解決的問題。

1 直流偏磁對變壓器的影響

變壓器在直流偏磁情況下，直流磁通和交流勵磁磁通相疊加，總磁通密度會與直流偏磁同方向偏移，導(dǎo)致半個周期的磁通密度增加，另半個周期的磁通密度減小，所對應(yīng)的勵磁電流波形呈現(xiàn)正負(fù)半個周期不對稱的形狀。不對稱的勵磁電流含有多次諧波，直流偏磁使變壓器成了交流系統(tǒng)中的諧波源。諧波流入系統(tǒng)的后果是系統(tǒng)電壓波形畸變、繼電保護誤動、合空載長線時產(chǎn)生持續(xù)過電壓、單相重合閘過程中潛供電流增加和斷路器恢復(fù)電壓增高。

直流偏磁還會引起變壓器磁路飽和，勵磁電流增大，增加變壓器鐵損，使系統(tǒng)無功補償裝置過載或系統(tǒng)電壓下降。變壓器偏磁還會引起硅鋼片的磁致伸縮，導(dǎo)致變壓器的噪聲和振動加大。

2 直流偏磁抑制的方法

目前，抑制流入變壓器中性點直流電流的方法主要有以下幾種：①電阻法。在變壓器中性點裝設(shè)電阻，限制直流電流的大小，此方法不能完全消除中性點電流，電阻值過大會對零序網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和主變壓器的過電壓能力造成影響。②電容法。在變壓器中性點裝設(shè)電容，利用電容的通交流阻直流的特性，阻斷直流電流。但加裝電容后，改變了變壓器中性點直接接地的特性，對主變壓器的過電壓能力和繼電保護造成影響。在事故情況下，保護電容器需要配置自動電流旁路回路，使裝置變得復(fù)雜，成本上升，自動電流旁路回路動作還會使零序阻抗跳變。

3 反向注入法

該方法使用直流電流發(fā)生裝置，在變壓器中性點注入反向直流電流，以抵消直流偏磁，此法不改變變壓器中性點原有的接線方式，對繼電保護無影響，但需建造輔助接地極，輔助接地極的入地電流可能造成二次污染。

4 應(yīng)用實例

以廣州220 kV從化站為例，該站為戶外常規(guī)設(shè)備站，現(xiàn)有2臺150 MVA主變，離±500 kV興安直流接地極的距離33.7 km，受興安直流系統(tǒng)的影響，該站主變出現(xiàn)噪聲增大、振動加劇等現(xiàn)象。為了確保主變壓器的安全運行，減少損耗，有必要采用直流偏磁抑制措施，經(jīng)綜合比較，采用在該站主變壓器中性點回路上串接阻容隔直裝置方案，用于消除大地系統(tǒng)中直流電流分量對主變壓器的影響。阻容隔直裝置原理圖如圖1所示。

圖1 阻容隔直裝置原理圖

圖2 主變中性點電氣接線圖

機械開關(guān)為主要旁路形式，電阻旁路和晶閘管旁路輔助旁路方式。

主控制邏輯簡介：在沒有直流電流流經(jīng)變壓器中性點時，機械開關(guān)閉合；當(dāng)流經(jīng)變壓器中性點的直流電流超過限值時，機械開關(guān)開斷，電容器起到阻隔直流電流的作用；機械開關(guān)開斷時，當(dāng)電容器兩端直流電壓低于限值時，認(rèn)為直流電流消失，機械開關(guān)閉合；機械開關(guān)開斷時，一旦變壓器中性點交流電流超過限值，機械開關(guān)閉合。主變中性點串接阻容隔直裝置電氣接線圖如圖2所示。

一次連接：接于變壓器中性點與地網(wǎng)之間，通過新設(shè)地刀與變壓器中性點相接。

二次信號通過二次電纜上傳：1個模擬量，5個開關(guān)量。線纜連接示意圖如圖3所示。

圖3 線纜連接示意圖

裝置投入的操作：①原地刀在合上位置，新設(shè)地刀在斷開位置；②裝置的二次工作電源投入，就地和遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)運行，在手動控制模式下合上裝置的機械開關(guān)后，設(shè)置裝置的控制模式為“遠(yuǎn)方自動”；③合上新設(shè)地刀；④打開原地刀。

裝置退出運行的操作：①新設(shè)地刀在合上位置，原地刀在斷開位置；②裝置轉(zhuǎn)為手動控制模式，使機械開關(guān)閉合；③合上原地刀；④打開新設(shè)地刀。220 kV從化站隔直裝置投運后，動作可靠、實際運行情況良好。

5 結(jié)束語

本文介紹了直流偏磁方法抑制的方法，并舉出了實例，在有直流接地極的地區(qū)，變電站的設(shè)計階段需充分考慮直流偏磁對變壓器的影響，在主變中性點裝設(shè)直流測量CT，預(yù)留直流偏磁抑制裝置場地。當(dāng)檢測到主變有直流偏磁現(xiàn)象時，需采取抑制措施，確保變壓器的安全運行。

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TM411.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.141

2095－6835（2017）21－0141－02

胡彬（1977—），男，湖南婁底人，工學(xué)碩士，電氣工程師，主要從事電氣設(shè)計研究工作。

〔編輯：張思楠〕