计及接地极偏磁治理策略的新疆电网GIC水平评价研究

直流输电工程建设大量采用电容隔离装置治理偏磁电流,这种方法可能会导致电网的偏磁电流和地磁感应电流（GIC）重新分布,使电网发生地磁暴事故或灾害的风险增加。针对±800 kV哈密 郑州直流输电工程哈密换流站接地极偏磁电流治理后新疆电网的直流阻抗网络,建立了新疆电网750 kV及哈密地区220 kV电网的双电压等级GIC模型。采用1 V/km地电场作为标准输入,计算了电容式直流偏磁治理装置投入前后的新疆电网GIC水平,比较了采用电容式治理装置进行直流偏磁治理对新疆750 kV及天山接地极极址影响范围内220 kV电网GIC的影响。     

电网地磁感应电流在线监测系统

磁暴在输电线路产生的地磁感应电流（GIC）变化频率为0.000 1 Hz～0.01 Hz,并且具有随机性、持续时间为几分钟到几小时等特征。针对国内电网发现的GIC问题,提出了建立电网GIC监测网络系统的设想,给出了电网GIC信号的提取方法及数字信号处理算法,并研制了监测电网GIC的新型装置。试验和实际应用表明,所研制的装置能有效测量GIC这种准直流、随机性的信号,并具有数据处理量少、节约存储空间等优点。     

变压器中性点配置小电阻器对治理电网GIC的效果分析

地磁感应电流(geomagnetically induced currents,GIC)引起变压器半波饱和对电力系统的安全运行产生不利影响,甚至引发大面积停电事故。为了有效治理GIC对大规模电力系统的不良影响,提出变压器中性点配置小电阻器减轻电网GIC的解决思路,同时结合甘肃省750/330kV电网GIC相互作用及中低纬地区地磁暴的特点,给出10种不同的组合治理方案。制定了评价电网GIC水平的4个指标,并对上述10种方案的治理效果进行了评估。结果表明750/330k V双电压等级电网GIC治理难度较大,特别是GIC高风险节点的抑制,配置不当会使治理效果恶化,同时,750kV变电站中性点配置小电阻器抑制GIC较330kV变电站的作用大,且在电网末端750kV变电站配置小电阻器抑制电网GIC的效果较明显,可使GIC的最大值降低30%。研究结果希望为电网GIC治理提供理论基础和技术支撑。     

金丝接地极偏磁治理对浙江电网GIC的影响

直流输电工程建设中大量采用电容隔离装置治理偏磁电流,这种治理方法会导致电网GIC(地磁感应电流)的重新分布,使电网发生地磁暴事故或灾害的风险增加。针对溪洛渡—浙西±800 kV直流工程金丝接地极近区的电网,建立了500 kV电网的GIC模型,根据1989年3月13日、 2004年11月7日及2017年9月7日GMD(地磁扰动)数据,分别计算了电容隔离装置投入前后电网的GIC水平。研究结果表明,采用电容隔离装置治理后,500 kV某变电站变压器中性点的GIC从10 A水平增大为90 A水平,使该变电站成为GIC事故高风险站点。     

应用K值算法的甘肃电网GIC-Q扰动计算

地磁感应电流(geomagnetically induced currents,GICs)流入高压变压器会造成其铁心产生半波偏磁饱和,吸收的无功增加,导致整个电网的无功波动与电压降低,可能威胁电网的安全运行。以甘肃750 k V电网和330 k V电网GIC的计算数据为基础,基于变压器GIC无功(GIC-Q)损耗系数K值算法,计算了750 k V和330 k V变压器的GIC无功损耗增量;在此基础上,利用电力系统综合分析程序和考虑全网GIC-Q同时增大、不同运行方式等因素的影响,采用牛顿法计算了甘肃750 kV电网和330 kV电网各节点GIC-Q波动的量值及其电压水平的指标;最后,研究了GIC-Q波动对750 kV电网和330 kV电网的节点电压的影响,以及两个电压等级电网之间GIC-Q和电压波动的相互影响。结果表明:整体上750 kV和330 kV电网节点GIC-Q和电压的波动不是非常大;与普通节点相比,750 kV终端变电站节点的GIC-Q和电压的波动相对大,是GIC侵害致灾风险相对高的站点。     

地磁感应电流对变压器影响的仿真研究

太阳风引发地磁暴时会在电网中产生地磁感应电流(Geomagnetically Induced Currents,GIC),准直流特性的GIC会导致变压器产生直流偏磁。阐述了GIC的产生原理,根据零序磁通的磁路情况分析了不同铁芯结构变压器受GIC影响的大小程度。基于MATLAB-SIMULINK仿真软件建立了三相三柱式变压器和三相组式变压器的直流偏磁模型,通过对比两种变压器在GIC作用下的励磁电流、磁链和谐波阶次来对比分析不同铁芯结构受GIC影响的程度。仿真结果表明,零序磁通回路磁阻小的铁芯结构变压器更易受到GIC的影响,产生明显的直流偏磁,励磁电流含有各阶次谐波,对电网的安全稳定运行带来一定的影响。     

地磁扰动和接地极共同作用的浙西电网偏磁电流计算

溪洛渡—浙西±800 kV直流输电工程试运行期间,浙西换流站受端电网的很多变压器出现了直流偏磁问题,其同时发生地磁扰动(GMD)的地磁感应电流(GIC)直流偏磁的安全风险需要研究。针对溪洛渡一浙西±800 kV直流输电工程的受端电网,建立了浙西电网和金华换流站的GIC计算模型,运用节点导纳矩阵法计算了浙西电网GIC;根据溪洛渡—浙西直流输电试运行期间-500 A接地极入地电流的测试数据,计算分析了GMD和接地极共同作用下浙西电网的偏磁电流水平。研究结果表明,目前浙西电网安装直流偏磁抑制装置的容量,不能满足消除GMD和接地极共同作用的需要,建议根据中科院和中国气象局空间天气事件的预报,避开有太阳剧烈活动的时间安排检修或调试,避免抑制装置发生过载的问题,保障浙西电网的安全。     

变压器地磁感应电流-无功功率动态关系分析

利用两段线性直线表示变压器铁心i-?曲线,推导得到了地磁感应电流(GIC)与变压器无功功率之间的静态数学关系.在此基础上,考虑GIC准直流特性以及变压器三角形联结绕组对零序磁通的影响,搭建了磁暴期间变压器铁心准直流零序等效电路模型,用于计算实际作用于变压器铁心的直流大小和无功损耗.运用经过插值处理的实测GIC秒数据,对一台1000kV交流变压器和一台800kV换流变压器进行了仿真计算.结果表明当考虑GIC准直流特性时,三角形联结绕组的存在会影响变压器无功损耗且这种影响在GIC流向发生转变所对应的波形过零点阶段尤为显著,相同GIC下换流变压器受到的影响更大.通过灵敏度分析,找到了决定变压器无功损耗受GIC准直流特性影响大小的主要参数.     

地磁感应电流对电网安全稳定运行的影响

太阳黑子异常活动而导致的具有准直流特性的地磁感应电流(geomagnetic induced current,GIC)的峰值远远高于变压器允许承受的直流量,已引起国内外多个电网相继发生电气设备受损和电网崩溃的事故。分析了GIC产生的机制,以及GIC致使变压器出现直流偏磁的原因。文中指出通过变压器的直流偏磁,GIC可能对交流电网的设备和电网的安全稳定运行构成威胁。详细分析了不同类型高压直流输电GIC存在的可能性,指出长距离高压直流输电只有在2种运行方式下,直流线路中才会出现GIC;正常运行时,该直流GIC不会危及直流输电的运行。最后提出了开展GIC对交直流系统安全稳定运行研究工作的建议。     

抑制电网地磁感应电流的电容电阻优化布置方法

电网地磁感应电流(geomagnetically induced currents,GIC)导致变压器直流偏磁,从而威胁电网的安全运行。以往的电网GIC治理方法多限于采用单一的电容或电阻直流偏磁抑制装置,对于不同装置之间的搭配使用缺乏研究。该文研究电阻限流装置与电容隔直装置相互配合进行GIC综合治理的问题。首先考虑到自耦变压器的接线特点和电网拓扑结构,引入变压器有效GIC来描述变压器直流偏磁的严重程度,提出阻、容装置配合使用的GIC治理综合优化方法,以甘肃省主网为例构建等效仿真模型,采用多值编码遗传算法优化电容电阻的安装位置,与采用单一电容或电阻的优化结果相比,能以更少的装置台数达到预期治理效果。最后讨论电网结构发生轻微变化后综合优化治理方案的稳定性,提出新增装置的生成策略,将目标电网的最大有效GIC限制在允许范围内。     

750kV输变电示范工程施工关键技术研究与应用

分析了我国第一个750kV电压等级输变电示范工程施工的特点和难点,研究了变电站施工中的大体积混凝土基础浇注、750kV室外配电装置门型钢管构架吊装、750kV全封闭式组合电器、750kV变压器(电抗器)安装的施工方法,以及输电线路施工中的湿陷性黄土处理方式、全方位不等高斜柱式基础施工方法、铁塔组立、钢铝混合新型抱杆的研制、六分裂导线展放、扩径导线展放等问题的解决方法,并介绍了这些施工技术和方法的实际应用情况,为西北750kV骨干网架和国家百万伏级输电工程的施工建设提供了可借鉴的经验。     

电磁环网条件下西北750 kV电网运行方式的研究

随着西北750 kV电网的建成投运，原有330 kV网架将与新出现的750 kV线路形成电磁环网。文中研究了2008年底西北750 kV骨干网架初步形成后，750/330 kV电磁环网运行方式对系统安全稳定性的影响。静态安全分析和稳定计算结果表明，在未形成坚强的750 kV网架结构前，合环运行比解环方式更有利于提高西北电网输送能力和稳定水平。针对合环运行可能出现的系统振荡、输送受限等问题，提出通过加强安稳装置配置、研制遮断容量更大的断路器、优化运行方式和网架结构等措施来保证系统的稳定运行。     

750kV可控高压电抗器的布置研究

在新疆与西北联网750kV第二通道输变电工程的建设中,为解决风电潮流频繁波动引起750kV电压难以控制的问题,需要在沙州750kV变电站线路上装设可控高压电抗器装置。以沙州750kV可控高压电抗器为例,总结已经投运的可控高压电抗器工程,对接线和布置进行优化设计,提出高压电抗器本体与控制部分采用“一字型”布置方案,此方案占地小、投资省、便于运行维护。     

黑龙江500kV电网GIC水平评估

针对黑龙江省2011年末500 kV规划电网,利用平面波法和网络常数,计算了在中等强度地磁暴作用下黑龙江省500 kV各个变电站的GIC值,并进行了分析.结果表明GIC对黑龙江电网的影响是必然存在的,并且对某几个变电站的影响很大,会严重影响电网的安全稳定运行.     

基于GIC无功损耗严重度指标的电网地磁暴易损区识别方法

首先分析了电网在不同感应地电场强度和方向条件下各变电站无功损耗的变化规律,定义了变电站地磁感应电流(GIC)无功损耗严重度指标,指标本身仅对实际的无功损耗做归一化处理,未改变各变电站之间无功损耗大小的相对关系。基于该指标提出了给定系统中易受地磁暴灾害区域的识别方法,可以为地磁暴影响下的电网规划和系统调度人员的操作提供依据。最后以750 kV规划电网为例,验证了所提指标和方法的可行性。     

GIC频率变化对变压器偏磁程度的影响

近年来随着我国电网电压等级的升高,电网规模的扩大,地磁活动引起的电网异常现象引起了人们的关注。对于频率一般为0.1~0.001Hz的地磁感应电流,电网计算模型采用直流等效原则,即地面感应电势等效为直流电源,系统元件等效为电阻,忽略电感。但地磁感应电流频率的变化影响变压器的偏磁程度,从而影响地磁感应电流计算的精确度。采用时域场路耦合法,建立变压器模型,利用磁场模型计算动态电感,电路模型求解电流,分析不同频率下变压器动态电感和励磁电流的数值波形,确定其偏磁程度。结果表明,当中性点之间的地面感应电势(ESP)一定时,频率为0.1~0.002Hz时变压器并未饱和,GIC若按照直流计算存在不同程度的误差,频率越低误差越小;频率低于0.002Hz时变压器饱和,可按直流进行计算。     

750kV电网在甘肃电网中的降损作用分析

750 kV电网已逐渐成为我国西北地区的主力电网,分析了西北地区750 kV电网的发展概况和750 kV线路的电气特性,分析了750 kV线路投运前后甘肃电网网损及网损率、甘肃电网330 kV线损和省际联络线线损,分析结果表明750 kV线路的投运明显降低了甘肃电网损耗。     

Directional sensitivity to geomagnetically induced currents of theHydro-Quebec 735 kV power system

To examine the sensitivity to geomagnetically induced currents (GIC) of the Hydro-Quebec 735 kV power system, model calculations were made of the GIC produced by uniform electric fields directed northwards (azimuth of 0°) and with azimuths increasing in 15° increments. The results show that the maximum GIC was produced in the system for an electric field bearing of 15°. In addition the model results allow the variation of GIC amplitude with electric field direction to be examined for individual substations. Maximum GIC occurred at substations at the ends of a long transmission line when the electric field was aligned with the transmission line     

基于地电场实测数据的广东电网地磁感应电流计算

在电网规划设计中,合理规划和科学安排接入变电站馈电线路的方向及数量是防御电网地磁暴灾害的有效措施之一,准确计算电网的地磁感应电流（geomagnetic induced current,GIC）是电网规划防灾的基础。根据子午工程地电场实测数据和广东500 kV电网的网架结构,构建了计算广东电网GIC的全节点模型,完成了2014年9月12日地磁暴事件中电网GIC的理论计算。通过对比计算数据与实测数据,表明利用地电场实测数据计算电网GIC的方法比利用地磁数据计算电网GIC的方法更好,建议加强对地磁暴感应地电场的监测力度,为防御地磁暴灾害提供数据及服务。