直流偏磁相关问题研究综述

随着特高压直流工程的实施,由直流极单极大地回线运行引起的直流偏磁现象对电网安全运行造成了严重威胁。文中首先分析了交流电网直流电流分布的计算方法,并详细论述了直流偏磁对变压器本体和其他电网设备的影响,以及对直流偏磁的治理原则与措施进行了综述,对当前研究的进展与不足之处进行了讨论。文中认为选取合适的各地大范围土壤结构来计算交流电网直流电流分布、多方面耦合评价直流偏磁对变压器和其他电网设备的影响以及主动防御直流偏磁的治理措施将是直流偏磁方向未来的研究重点。     

天中直流工程入地电流对新疆哈密地区交流电网的影响

为分析天中线直流工程入地电流对当前哈密电网的影响,需建立哈密地区交流电网直流电流分布模型。基于场路耦合方法,根据哈密地区交流电网拓扑结构,将包括变压器、线路的地上模型和包括接地电阻、地表电位的地下模型结合起来,建立哈密地区交流电网直流电流分布模型。通过仿真计算和实地测量验证了模型的准确性,并得到了哈密电网采用当前运行方式下,部分变压器将存在严重的直流偏磁风险的结论。在哈密地区交流电网当前运行方式的基础上,提出合理的治理措施。通过仿真计算和实地测量,验证了针对当前哈密电网直流偏磁问题治理措施的有效性,最后对后续治理措施进行了探讨。     

±800kV天—中直流对哈密电网变压器直流偏磁的影响

±800 kV天—中特高压直流工程在调试期间,为研究天中直流在单极大地方式运行时对新疆电网变压器直流偏磁的影响,新疆电网进行了变压器直流偏磁带电测量工作,尤其是对天山换流站所在的哈密地区电网直流偏磁进行了多点测量,并通过交流电网直流电流分布计算软件仿真计算分析新疆哈密电网变压器直流分布的情况。仿真表明,在天中直流大功率单极大地运行时,天山换流站周边近区的变电站中性点接地的变压器直流电流较大,实测发现某些天山换流站接地极周边近区变压器中性点的偏磁电流较大,与仿真结果基本相符合,严重威胁主变压器偏磁运行,后期通过在直流电流过大的主要变压器加装了直流偏磁抑制装置,大大降低了变压器中性点的偏磁电流,提高了哈密地区电网的安全性和可靠性。     

基于场路直接耦合模型的交流电网直流偏磁电流分布研究

直流输电系统单极大地方式运行会导致交流系统部分变压器处于直流偏磁状态。基于场路直接耦合方法,建立了±800 k V溪浙和±800 k V灵绍特高压输电工程的直流偏磁计算模型,确定了建模范围和地网参数,并对土壤模型进行了修正,将直流偏磁电流计算值与现场测试结果进行了对比,测试站点的总的相对平均误差≤5%,验证了计算模型的准确性。进一步计算分析了单极大地运行方式下,直流接地极周围110 k V及以上电压等级变电站中变压器的直流偏磁电流分布规律,结果表明:站点的直流电流随着站点与直流接地极之间距离的增加而减小;多台变压器并列运行时,流过每台变压器的直流电流将大幅度下降;首末站点间跨度增大时,流经两站点的电流将增大。研究可为大型交流电网直流电流分布计算和直流偏磁治理提供参考。     

电厂主变压器直流偏磁影响分析及对策

某厂区位于广东电网末端,当高压直流输电系统单极大地返回运行时,导致该厂区电厂主变压器中性点流过直流电流。为了抑制高压直流输电系统单极大地返回运行引起的电厂主变压器直流偏磁问题,对该厂区近区交流系统直流电流分布模型进行了分析,计算了变压器直流偏磁电流并分析了直流偏磁的影响因素,通过直流偏磁抑制措施比较,推荐该厂区6台主变压器均加装隔直装置,避免对变压器本体的影响。     

特高压直流输电工程受端电网直流偏磁电流分布研究

基于场路直接耦合方法,建立了±800 kV溪浙特高压直流输电工程受端电网的直流偏磁仿真计算模型,通过仿真计算结果与现场测量数据的对比、分析,验证了计算模型的准确性。在此基础上,进一步研究了表层与深层土壤电阻率、站点与直流接地极之间的距离、多台变压器并列运行对直流偏磁电流分布的影响,可为工程交流电网直流电流分布计算及直流偏磁治理提供参考。     

超/特高压交直流混联电网中直流偏磁敏感源的预测方法研究

针对超/特高压直流输电对交流电网的影响,提出了一种直流偏磁敏感源的预测方法,对土壤电阻率计算方法、接地极间互电阻计算方法和多层土壤模型地表电位计算方法进行了数学建模,基于欧姆定律建立了交直流混联电网中直流偏磁敏感源预测的数学模型,本模型针对以往模型不能计算土壤电阻率的缺点进行了改善。然后以新疆桥子村附近的电网数据为基础,对桥子村附近交流电网中直流分布进行计算,将计算结果与实地测量数据进行了对比,测试站点的偏磁电流均方根误差仅为13%,验证了模型的正确性。研究结果对交流电网中直流电流分布计算和直流偏磁问题的治理具有参考价值。     

±800kV天—中直流对哈密电网变压器直流偏磁影响的仿真和实测研究

±800 k V天—中特高压直流工程于2013年投运,天山换流站地处哈密电网变电站集中地带,其接地极位置较为特殊,为研究天中直流在单极大地方式运行时对哈密电网变压器直流偏磁的影响,通过交流电网直流电流分布计算软件仿真计算分析了哈密电网变压器直流分布的情况,同时在系统高端调试期间对换流站所在的哈密地区电网直流偏磁进行了多点测量,积累了大量实测数据。仿真结果表明,在天中直流大功率单极大地运行时,离天山换流站较近的220 k V中性点接地变压器中性点直流电流较大,实测也发现与仿真类似的结果,仿真结果与实测数据基本相符合,严重威胁主变偏磁运行,后期通过在直流电流过大的主变加装了直流偏磁抑制装置,实测表明其大大降低了变压器中性点的偏磁电流,提高了哈密地区电网的安全性和可靠性。     

±800 kV直流输电工程对地区电网750 kV变压器直流偏磁的影响及治理措施

直流输电工程在单极-大地回线或双极不平衡方式运行时,由于在大地回路中电流的存在,会引起附近变压器产生直流偏磁现象。应用基于场路耦合模型的直流分布计算软件,计算了天一中直流单极不平衡运行方式下甘肃酒泉地区电网各750 kV变电站变压器的中性点直流电流分布情况,并对各站计算值与实测值进行了比对。选择存在较大直流偏磁电流的750 kV沙洲变电站主变压器,通过相关参数计算和选择,提出了隔离变压器中性点直流偏磁电流的措施。提出的直流偏磁治理方案对750 kV变压器的直流偏磁治理具有一定的借鉴意义。     

基于场路耦合和土壤参数优化的直流偏磁治理研究

针对广域大地条件下交流电网的直流偏磁评估与治理问题,基于场路耦合法建立了考虑线路实际运行拓扑与运行方式的直流偏磁计算模型,并提出基于试验数据的土壤模型参数优化方法,以提高模型计算精度。将上述方法应用到丽水电网2019年实际网络拓扑下的直流偏磁风险治理中,结合3次直流偏磁试验测量结果对土壤模型参数进行优化,优化后偏磁电流仿真结果与实测值的偏差减小了44%～69%。利用优化后的计算模型,结合偏磁电流的转移特性给出了综合直流偏磁治理方案,该方案可供大型交流电网的直流偏磁分析与治理参考。     

多回直流输电系统地下电流场对长三角地区电网的影响

直流输电线路在系统调试或发生故障情况下,会处于单极大地回路运行方式.从而可能造成部分交流输电系统中的变压器处于直流偏磁状态.针对长三角地区电网随后将有多条特高压直流落点的情况,提出了分析直流单极大地运行时流过交流系统的直流电流分布的数值计算方法,运用该计算方法分析了本区域直流线路以大地为回路运行时,对接地极周围500 kV及220 kV电网可能造成的影响,并提出了缓解直流偏磁的措施.     

特/超高压直流输电系统单极运行下变压器中性点直流电流分布规律仿真分析

为揭示直流系统运行方式与变压器直流偏磁现象之间的内在联系,基于宜昌电网的实际参数和PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台,采用交流系统网络化建模的方法,建立了包含宜昌电网两条500 k V直流输电线路以及接地极临近区域220 k V交流变压器的直流偏磁电流分布仿真模型。对给定工况下变压器中性点直流电流的分布情况进行了仿真,并与现场实测的数据进行了对比验证,还分别对单接地极场景以及双接地极场景时各个特征变电站主变中性点直流电流分布情况进行仿真,揭示了变压器中性点电位差是决定其直流电流分布特征的根本原因。结果表明:所建立模型的误差在10%以下,具备复现系统实际运行情况的能力。分析结果能够为从系统运行角度抑制直流偏磁提供理论依据。     

变压器直流偏磁抑制装置及其对继电保护影响的分析

直流输电系统以大地为回路运行时,地中直流通过附近中性点直接接地的交流变压器进入交流系统形成回路,引起变压器直流偏磁从而对交流系统产生不利影响.为此,综合比较了各种偏磁抑制方法的优缺点,分析了其对交流电网继电保护的影响.     

基于灵敏度分析的直流输电接地极优化选址方法研究

为了最大程度避免直流输电工程单极大地运行方式造成的变压器直流偏磁问题,提出了一种直流输电接地极的优化选址方法。研究了直流接地极选址时需要考虑的大地电性参数、电力规划需求、周边交流电网的结构与参数等因素,建立了直流接地极位置与变压器直流偏磁风险之间的关联度模型。对此模型进行了灵敏度分析,并以此为依据,提出了高压直流输电接地极选址优化方法。以一个交直流混联电网为例研究了优化选址的效果。优化方法对避免交流电网变压器直流偏磁风险有理论参考作用。     

大型电力变压器直流偏磁分析的磁路建模与应用

为了深入理解电力变压器在直流偏磁工况下的运行特性以提高电网安全运行性能和变压器本体设计,针对大型电力变压器产品的直流偏磁计算要求,提出了改进的磁路模型;根据铁心和绕组的几何结构形成磁路的拓扑,在铁心磁阻的计算中考虑涡流效应的作用,同时将铁心接缝气隙的作用引入计算模型中,建立了大型电力变压器直流偏磁的磁路模型;基于矢量匹配法获得铁心等效磁路模型中元件参数的最优解;基于铁心接缝气隙的几何结构和磁场分布特性,通过分段处理,建立了气隙等效磁路模型。作为应用实例,计算了2种不同铁心结构的大容量电力变压器产品的直流偏磁性能。验证了这些模型分析大型电力变压器直流偏磁的有效性。计算表明直流偏磁使变压器产品建立工作磁场更加困难;变压器的绕组漏磁显著增加,而且不同的变压器铁心结构受直流偏磁的影响存在差异。     

城轨杂散电流在电网系统中的分布特性仿真分析

城市轨道交通产生的杂散电流会导致位于地铁密集区域的变压器发生直流偏磁问题,威胁变压器及交流电网系统的安全稳定运行。为解决该问题,建立了地铁杂散电流静态分布模型、深圳地区多层分块土壤模型以及深圳交流电网仿真模型,计算分析了杂散电流引起的交流电网变电站地电位变化及变压器中性点直流电流的分布特性。结果表明,地电位变化及变压器中性点直流电流变化均与地铁运行工况相关,变电站与地铁密集区域间的距离及土壤电阻率是主要影响因素。针对自耦变压器,结合试验测试结果,指出仅在直流超标站点安装电容隔直装置无法消除这类直流偏磁问题,需要从整个区域电网的角度合理配置隔直装置。     

±1100 kV古泉换流站接地极对变压器直流偏磁的影响

文中对±1100 kV古泉换流站接地极周边变压器及变电站地网进行了直流偏磁影响研究,根据周边交流电网中变压器的直流偏磁电流分布进行分析,建立相应的直流电阻网络耦合模型,并结合变压器直流偏磁的耐受电流限值,提出相应的变压器直流偏磁治理范围及直流偏磁治理方案,为华东地区的接地极选址提供参考。     

复杂运行工况下变压器直流偏磁的抑制

为了抑制复杂工况下变压器的直流偏磁,提出了考虑抑制措施的变压器绕组直流电流分布计算模型以及变压器直流偏磁风险的磁动势评估模型.通过实例对各种抑制措施的效果进行了交叉对比.结果表明:绕组的等效直流磁动势是变压器直流偏磁风险的决定性因素.在复杂运行工况下,不合理地使用抑制措施会令变压器直流偏磁危害加剧.电流注入法可以令自耦变串联绕组和公共绕组通过反向的直流电流,实现了等效磁动势的相互抵消,可以有效抑制复杂运行方式下500 kV变压器的直流偏磁危害.     

变压器饱和对交流电网直流电流分布的影响

针对直流偏磁影响下变压器励磁支路饱和从而导致励磁电流半波饱和出现直流分量的现象,研究该直流分量对变压器中性点直流电流分布的影响。分析了三相变压器在遭受直流偏磁影响时中性点直流电流的形成机理,基于PSCAD/EMTDC平台搭建变压器直流偏磁模型,分别从计及饱和不计及饱和两种工况分析直流偏磁下变压器中性点直流电流的情况,再根据所得结果修正不计及饱和因素的Y地区电网直流偏磁模型所得的变压器中性点直流电流。仿真结果表明变压器励磁支路饱和特性对变压器中性点直流电流有助增作用,计及变压器饱和特性时可以提高交流电网直流电流分布的预测精度。     

直流偏磁对变压器的影响

对江苏电网500kV变压器受到直流偏磁的影响所产生的问题进行分析，直流偏磁导致变压器噪声增加、变压器铁心过热、变压器温升增大，对电网安全运行极为不利。通过理论分析和实测数据计算，分析直流偏磁对电网设备的影响。