基于CDEGS和ANSYS的直流接地极仿真计算研究

UHVDC工程建设之前,相关设计单位运用CDEGS进行了大地电位升的模拟仿真计算,工程投运后,接地极入地电流对极址附近变电站变压器的影响很大,其原因与极址大地电阻率模型建立不准确和地表电位分布计算不够精确有关。分析了直流输电接地极对周围地表电位造成的影响,并对直流输电接地极电流场的计算方法进行了推导。参考陕北换流站接地极工程中陕北接地极大地电磁测深（MT）法实测大地分层电阻率数据,建立的6层大地土壤模型,应用CDEGS软件和ANSYS软件,分别计算了接地极方圆0~100 km范围内大地电位升分布,重点对2种方案计算结果中0~50 km范围的大地电位分布结果进行了比对,计算结果表明,ANSYS计算结果数值上均略小于CDEGS计算结果,相差约0.6 V。2种方案计算结果均可对现场单极运行调试提供参考。     

直流偏磁对变压器励磁及振动特性的影响

直流偏磁会引起变压器励磁电流畸变，导致变压器振动加剧，影响变压器的稳定运行。为了研究偏磁电流对变压器的励磁及振动特性的影响，建立了基于多物理场耦合的变压器有限元模型，仿真分析了直流偏磁对变压器励磁电流和振动的影响，并通过搭建的试验平台对仿真结果进行了验证。结果表明，无偏磁时励磁电流中不含偶次谐波，偏磁时出现了偶次谐波分量且铁芯磁密正负半周失去了对称分布特性，振动亦随之加剧。     

高压直流输电接地极电流场相关问题研究

介绍了高压直流接地电流场相关概念,主要阐述了接地、入地电流和跨步电压及其相关指标;指出在接地极设计过程中,应考虑接地极周围土壤电阻率、相关接地参数的计算以及接地极型式选择等方面的问题;阐述了高压直流输电接地极入地电流产生的电流场对变压器和系统交流电网的偏磁影响、接地极装置及地下金属管网的腐蚀以及对电气化铁路的电磁影响,并概述了相应的抑制措施,包括进行变压器及交流电网直流偏磁的治理,地下金属管网及接地装置腐蚀的防护,同时也探讨了共用接地极模式的可行性;最后指出了建立大地二维乃至三维电场模型的重要性,指出只有考虑大地横、纵向差异,更精确地了解大地电性结构,进而准确地计算直流接地极周围地电流场分布,才能更好地满足我国建设超特高压直流输电工程的要求。     

地磁感应电流的建模仿真及其防治措施

基于WGS84坐标系统建立了地磁感应电流（GIC）的计算模型,在此基础上通过MATLAB-SIMULINK仿真软件搭建出含有GIC的电网模型。基于变压器的磁化曲线和铁芯饱和特性,研究了GIC作用下的变压器直流偏磁现象。通过对励磁电流、变压器磁链、线路电流的正常情况及GIC侵扰情况下的对比分析,结果表明,GIC作用下的变压器会发生直流偏磁,产生各次谐波,使线路电流发生一定程度的畸变。最后介绍了GIC对电网的主要影响,并从空间天气预警、变压器设计、电网规划3个方面阐述了GIC的防治措施。     

考虑特高压和复杂接线的直流偏磁风险治理

准东—皖南特高压直流工程是世界上首个±1 100kV特高压输电工程,避免其可能造成的直流偏磁风险意义重大。为此,结合安徽电网规划情况,对接地极附近165km范围内的大地构造调研和现场实测反演得到等效的土壤模型,依据场路耦合理论建立安徽电网交流系统直流电流分布计算模型,计算各个变电站主变中性点电流,分析了直流偏磁对安徽省交流电网影响范围、影响程度及主要的影响因素,并探讨了换流站和特高压站变压器受直流偏磁的影响,针对各电压等级变电站提出直流偏磁抑制措施,制定治理原则,进一步探究综合治理方案,从而使治理效果、治理经济性达到较好的平衡。     

变压器直流偏磁仿真及抑制措施研究

直流系统单极大地回路运行时,周边变电站直流偏磁问题时有发生,对电网的安全稳定运行造成了较大影响。对此采用CDEGS软件,介绍了CDEGS软件开展直流偏磁仿真建模的流程,并基于某直流接地极周边电网结构,搭建了包含500kV变电站和220kV变电站的仿真案例模型,开展了直流偏磁仿真及抑制措施的研究。研究表明,采用主变中性点串联小电阻的方式可有效降低变压器偏磁电流,但可能会引起周边部分站点偏磁电流增大,选取小电阻参数时应统筹考虑网架中所有站点。采用的仿真方法和研究结果可进行推广,用于指导变压器直流偏磁问题的治理。     

550 kV变压器直流偏磁试验

以锦屏一级水电站为例,介绍了主变压器直流偏磁试验并进行了分析,获得了直流偏磁对水电站主变压器影响的规律,提出了抑制直流偏磁措施和完善设计的建议,为电站的运行维护及直流偏磁的研究提供了依据.     

考虑高山影响的UHVDC单极大地运行感应电势分析

特高压直流输电系统单极—大地回路运行时,会使附近交流电网遭受直流偏磁危害,地表电位的准确求解是预防和治理直流偏磁危害的重要环节。针对高山对感应电势的影响,首先建立了考虑高山影响的复合土壤结构模型,并运用镜像法与行波法推导出感应电势的计算公式,分析了大地参数对感应电势分布的影响,发现高山的存在抬高了高山与直流接地极之间的感应电势,增大了高山两侧的感应电势差。进而以±800kV天中特高压直流输电工程为例,在Matlab中搭建模型计算哈密地区交流电网中直流电流分布情况。结果表明,各变电站接地极的直流电流仿真值与实测值相符。     

带升压变压器的光伏并网逆变器控制与实现

光伏并网逆变器中的升压变压器可能因直流偏磁给逆变器和电网带来危害,针对光伏并网逆变器的闭环PI参数设计以及变压器直流偏磁的问题,分析了并网逆变器直流偏磁产生的原因以及对逆变电器的影响。给出了PI参数的整定方法,提出了一种抑制直流偏磁的控制策略,并在一台3 k W并网逆变器上进行了实验。实验结果表明,PI设计参数合适,该策略能够有效抑制直流偏磁。     

中压静态转换开关切换冲击电流抑制方法

静态转换开关是实现双电源供电场合下电源之间相互切换的一种有效措施,在中压静态转换开关带变压器负荷系统中,开关切换可能使变压器铁芯产生直流磁链分量,导致铁芯磁饱和,从而导致冲击电流。对此,首先分析了切换电源后直流磁链分量的构成,重点分析了两路电源相位差对直流磁链分量的影响;然后提出了一种基于磁链监测的消除直流磁链分量的切换策略,防止由于直流偏磁导致的变压器铁芯饱和,从而消除切换冲击电流;最终通过多种工况的仿真算例,验证了提出的冲击电流抑制方法的有效性。     

华东地区500 kV变压器中性点直流偏磁抑制的研究及应用

随着特高压直流输电的迅速发展及应用,高压直流输电引起的直流偏磁对主变压器安全稳定运行的影响得到越来越多的关注。分析了直流偏磁产生的原因及危害,并介绍了3种直流偏磁抑制方法。综合考虑后,采用主变压器中性点串联小电阻法在某500 kV变电站进行实例应用,得到较好的效果,最后对存在的问题进行分析并提出建议。     

变压器铁心抗直流偏磁的改进措施

近年来随着大容量、高电压、长距离直流输电的大规模发展,直流输电系统的接地极电流会通过变压器中性点流过变压器绕组,引起变压器铁心噪声、过热等问题,影响变压器的正常运行。通过对变压器铁心的结构进行改进,力争把直流偏磁对变压器的影响降到最低。     

直流偏磁对电厂主变励磁特性和无功的影响分析

利用PSCAD软件模块,采用直流输电系统和电厂主变的真实结构参数建模,将电阻等效分流法与模型仿真结合在一起,从系统的层面上,有效地分析了直流偏磁对电厂主变压器励磁特性和无功功率的影响,并直观的表述了变压器中性点处直流分量增大时励磁电流和无功功率的变化规律。     

1000kV GIS TPY级电流互感器励磁特性现场测试与数据分析

1000kV GIS TPY级电流互感器能否保证一次电流传变至二次时不失真,关系着安全保护装置的动作情况及电网的安全稳定运行,励磁特性测试是检验其性能好坏的重要措施。基于电流互感器铁心饱和特性及剩磁分析,提出新的直流方波励磁特性测试方法。对锡盟多伦特高压工程中1 000kV套管式保护用电流互感器暂态特性的测试结果表明,电流互感器合格,直流方波励磁特性测试方法正确。     

基于人工蜂群算法的直流接地极优化选址

为有预见性地防御直流偏磁危害,在新建直流接地极初期应对直流接地极进行优化选址。考虑母线电压、发电机功率以及变压器因直流电流额外消耗的无功功率等参数,提出了基于人工蜂群算法的直流接地极优化选址方法,并量化了直流电流对交流电网的影响,最终通过IEEE 118节点及某实际电网两个工程算例验证了人工蜂群优化选址方法的可行性。研究结果为直流接地极优化选址、防御直流偏磁危害、降低直流电流对交流系统的影响提供了可能。     

特高压换流变压器支撑件的直流偏磁损耗计算

根据抑制特高压换流变压器直流偏磁原因温升的需求,提出研究换流变压器铁芯钢质支撑件直流偏磁损耗的计算方法,为设计与制造抑制温升提供依据。根据换流变压器的短路阻抗大以及拉板、夹件结构的设计特点,采用Ansoft Maxwell仿真软件,建立了包括铁芯和油箱、拉板等支撑件的三维有限元模型,考虑短路阻抗和拉板、夹件等因素的影响,完成了励磁电流、涡流场分布及涡流损耗效应的计算。结果表明,与普通变压器相比,换流变压器直流偏磁油箱及铜屏蔽的涡流损耗增加得较快,以及铁芯拉板的开槽方式,也会造成拉板涡流损耗增大。     

直流偏磁抑制装置IEC标准获批发布

<正>IEC TC14(国际电工委员会变压器委员会)已投票通过IEC TS 60076-23标准,根据国际电工委员会变压器委员会的工作计划,该标准将于2018年印刷出版并颁布实施。这是IEC范围内首项关于直流偏磁抑制装置的标准,实现中国在国际电工委员会变压器委员会中主导制定国际标准零的突破,为推动国家电网公司国际化发展起到积极作用。当直流输电系统单极接入大地运行时,直流系统接地极会流入数千安培的直流电流,接地极周围地电位均会随之发     

特高压直流输电单极运行时直流电流分布及引起的谐波分析

分析了交流系统直流电流的产生原理,提出了将整个系统分成地上、地下两部分进行求解,并通过变电站中性点电位及流过的电流将两部分联系起来的直流电流计算方法。以浙西换流站为例,计算了单极运行时,换流站附近变电站中性点的直流电流。根据直流电流分布情况,通过励磁曲线的简化,推导出了可以应用于工程实践的各次谐波含量的峰值简化计算公式。最后,通过MATLAB计算,分析了各次谐波的变化规律。     

地磁扰动和接地极共同作用的浙西电网偏磁电流计算

摘要： 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—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。     

德宝直流输电对750 kV宝鸡主变压器运行影响研究

通过计算和现场实测,得到了750 kV宝鸡变电站和处于宝鸡换流站周围100 km内的330 kV、110 kV变电站内的变压器中性点直流电流,并分析了对变压器的运行影响,提出了今后还需开展的重点工作,为今后西北电网的直流输电对交流变电站变压器的影响提供了数据。