直流输电系统变压器中性点电流分布的影响因素

直流输电系统单极大地回路运行时,直流电流流过变压器中性点,影响了变压器的运行。该电流的分布受到入地电流、土壤电阻率、变电站接地电阻、变压器等效直流电阻、AC系统网络拓扑和直流电阻参数等因素的影响。为研究这些因素的影响,将土壤模型和交流电网模型结合起来,建立了一个求解变压器中性点直流电流的模型来仿真比较500 kV电网实际数据。计算表明考虑海洋影响后,由于海水的低电阻率,造成处于距离接地极较远而靠近海边的厂站变压器中性点会流过较大的直流电流,而交流电网的拓扑结构造成处于相同地理位置的两变电站主变中性点流过的直流电流不相同。仿真结果解释了部分厂站变压器中性点流过较大直流电流的现象。     

抑制变压器直流偏磁的串接电阻措施

高压直流输电系统单极大地回线方式运行时,巨大的入地电流将会使接地板附近的变电站主变压器产生直流偏磁,对交流系统造成不利影响.文中论证了在变压器中性点串接电阻器限制地中直流流入的可行性,并从抑制中性点直流与过电压效果和继电保护角度分析及校核了中性点电阻器对系统造成的影响.研究表明,这是一种简单有效的抑制变压器中性点直流电流的措施.     

模拟多馈入直流引起变压器直流偏磁的等值电网仿真建模方法

上海地区有4回直流输电工程接入,逆变侧附近的变电站不断增多,变压器直流偏磁现象出现频繁。针对由多直流馈入而引起的交流变压器中性点直流电流增大的问题,建立了适用于这种情况的地区等值电网仿真模型。搭建了地上和地下2部分等值电网模型,地上部分为详细的4回直流输电系统模型以及上海地区交流网架的合理等值,地下部分为直流输电系统接地极电阻以及接地极到所研究交流变压器的地网电阻串并联拟合而成。利用三沪二回大负荷试验期间以及向上直流单极—大地方式运行期间实地测量的交流变中性点直流电流数据对该模型进行了校核,仿真结果证明本建模方法有效可行。最后基于此模型研究了多回直流处于不同运行方式对流入交流变直流电流的影响,为进一步研究多直流落点地区变压器中性点直流电流的抑制措施提供了参考。     

变压器直流偏磁抑制措施的研究进展

高压直流输电单极大地回路运行产生的地电流会导致变压器直流偏磁,引起变压器局部过热、振动加剧、噪声增大等不良反应。分析了抑制流入变压器中性点的直流量的3种主要措施的研究情况,即串接电容、接动态补偿装置、串接电阻。串接电阻法简单实用、经济性好,便于在直流接地极附近交流系统推广应用,指出要以整个交流电网中变压器中性点直流量不超标为目标,进行变压器接小电阻的合理配置。此外,变压器内部结构的优化设计和多条直流输电线路共用接地极也能有效地抑制直流偏磁,对相关研究中的进展和存在的问题进行了论述。     

高压直流输电接地电极及相关问题综述

文中介绍了接地的基本概念,分析了入地电流、跨步电压、最大允许温升以及直流接地极寿命;指出在设计直流接地极时,应考虑土壤电阻率、接地极型式以及接地参数的计算等方面的问题;阐述了直流接地电流对变压器直流偏磁的影响,并提出了抑制措施,如采用深层接地技术,变压器交流出线串联电容器,在变压器中性点装设抑制直流电流的装置等;最后分析了高压直流输电系统的共用接地极模式.     

变压器接小电阻抑制直流偏磁的网络优化配置

将多目标优化问题与粒子群算法相结合,提出了一种用于求解2个目标函数的优化算法,即双目标函数粒子群算法(two objective particle swarm optimization,TOPSO)。直流输电单极运行时产生的地电流会导致接地极附近交流变压器铁心磁饱和,影响变压器的安全稳定运行。变压器中性点经小电阻接地抑制直流偏磁时,会使邻近站的变压器中性点直流增大。基于该算法,对目标电网的变压器接入电阻阻值进行网络优化配置;避免某些变电站接地极电流过大或者接入电阻阻值过大。以泸州电网为例,并与NSGA-II算法的计算结果相对比,验证了该方法的准确性和可行性。     

直流系统大地运行时交流系统直流分布的计算

为分析直流输电系统采用单极大地回路方式运行时,换流站接地极附近的中性点接地交流变压器因流入较大直流电流而导致直流偏磁等一系列不良后果,分别采用场路耦合法和电阻网络分析方法计算和比较了流入变压器中性点直流电流。结果表明,两者的计算结果相差较小,因而工程上可以采用较为简单的电阻网络分析方法计算分析直流大地电流对交流电网的影响。     

变压器中性点串小电阻抑制直流偏磁的研究

高压直流输电单极或双极不对称运行时,直流入地电流会使接地极附近的交流变电站地电位升高,从而导致直流电流侵入中性点接地的交流变压器,产生的直流偏磁将影响变压器正常运行。针对直流偏磁现象,提出了变压器中性点串接小电阻的方案,利用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC对接电阻后的交流输电网络进行建模,仿真分析了该方案的抑制效果,以及工频过电压和雷电过电压对中性点绝缘的影响,给出了串接电阻的建议值。研究结果表明:变压器中性点串接合适阻值的小电阻可以简单而有效地抑制直流偏磁电流,随着电阻值的不断增大,电流的衰减效果并不明显;故障情况下串接电阻后会抬高中性点的电压,建议取值的小电阻能够承受短时工频过电压和冲击过电压,不会对中性点的绝缘造成影响。     

抑制变压器中性点直流电流的措施研究

为了抑制在直流输电系统单极大地回线运行方式下换流站接地极附近的中性点接地变压器上产生的直流分量，分别对3种抑制措施进行了研究：中性点串联电阻接地、交流输电线串联电容和中性点串联电容接地。结合岭澳和大亚湾核电站主变的具体情况，按实测的流过主变中性点直流电流结果建立了相应的大地电网计算模型，并对在变压器中性点串联电容的方法进行了深入的分析，还根据分析结果提出了有关设备的主要技术参数。研究结果表明：抑制流入变压器中性点直流电流的最优方法是在变压器中性点串联电容。     

土壤结构对流入变压器中性点直流电流的影响

当直流输电系统单极大地回路运行时，会在直流接地极附近的中性点接地变压器中流过较大直流电流，从而导致变压器直流偏磁等一系列后果。采用复合分层土壤结构模型，基于特定的计算模型，对直流接地极流入直流电流时引起的地中电流场分布和地电位分布进行计算，分析流入变压器中性点的直流电流。同时通过改变土壤结构模型参数，分析不同土壤结构配置下流入变压器中性点直流电流的变化。研究表明，土壤结构对流入变压器中性点的直流电流影响较大，因此在精确计算流入变压器中性点的直流电流时应考虑土壤情况的复杂性。研究结果为实际工程中直流接地极附近变电站选址提供理论参考。     

直流大地运行时交流系统直流电流分布的预测方法

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电流运行方式。当直流输电系统的大地回流很大时,可能造成部分交流输电系统中的变压器处于偏磁状态。该文提出了分析直流大地运行时交流系统直流电流分布的数值方法。该方法使用矩量法分析复杂大地结构中由直流接地极、交流变电站接地网及其它埋地金属管道构成的多接地系统所产生的地中电流场。同时将电路理论与矩量法相结合,从而将多接地系统与地上交流输电网络联系起来。分析了贵广直流输电线路以大地为回路运行时,直流电流在广东春城变电站周围220kV及以上电网的分布,并与现场测试结果作了比较。     

HVDC地中直流对交流系统的影响及规律分析

直流输电系统在系统调试或故障情况下会处于单极大地回路运行方式,这时地中直流会对交流系统的正常运行带来不利影响。为此全面总结了我国龙政、天广、三广直流输电线路在调试与运行过程中对附近交流电网运行带来的噪声、谐波、振动等不利影响;通过贵广调试现场实验及对实测数据的详细分析,归纳得到变压器中性点直流、谐波、噪声等与入地直流之间的关系规律;通过建立理论模型,对于地中直流的分布特性进行了分析,并以春城变电站为例就中性点直流电流进行了计算。计算结果验证了所提理论模型和计算方法的有效性。     

普侨直流入地电流对极址周边交流系统的影响

直流输电系统在系统调试或故障情况下会处于单极大地回路运行方式, 流入地中的直流电流会对交流系统的正常运行带来不利影响。为此在普侨直流带接地极运行系统调试期间,开展了入地电流对周边交流系统的影响试验。试验监测了入地电流对极址附近交流电网运行带来的噪声、谐波、振动等不利影响;通过对试验数据的分析,归纳得到了变压器中性点直流电流、谐波、噪声等与入地直流电流之间的关系。     

基于爱泼斯坦方圈的直流偏磁实验及分析

在高压直流输电的单极大地运行方式中,直流电流通过接地的中性点流入变压器绕组会给电力变压器造成危害。随着直流输电的应用和发展,直流偏磁问题已经得到越来越多的重视。对于直流偏磁问题的研究不仅有利于揭示直流偏磁机理,而且对变压器的设计和运行有着重要的指导意义。本文利用爱泼斯坦方圈进行了直流偏磁测试。通过对励磁电流各次谐波的分析,研究了直流偏磁对励磁电流及饱和铁心的影响。     

考虑海洋影响的直流输电单极大地运行时变压器中性点直流电流研究

考虑海洋影响的直流输电单极大地运行时变压器中性点流过的直流电流与陆地土壤模型计算的结果有很大不同。海洋介质的面积大于陆地而电阻率远小于陆地土壤,它对附近大地电位的分布有影响,离海洋越近,陆地电位降得越快,进入海洋层后电位迅速降到零电位附近。根据500 kV电网实际模型,考虑土壤模型和海洋影响后对直流电流的分布进行仿真比较表明,处于距离接地极较远的海边厂站变压器中性点会流过较大的直流电流。这是由于海洋造成电站电位降低,而导致进入交流电网中的直流电流较多地从低电位的厂站流出交流系统。仿真结果很好地解释了岭澳、大亚湾核电站变压器中性点流过较大直流电流的现象。     

特高压直流对500kV变压器直流偏磁的影响分析

直流系统单极运行时会在周边变压器中引起直流偏磁,以江苏苏北电网±800 k V晋北—南京、±800 k V锡盟—泰州、±800 k V陇彬—徐州特高压直流工程为例,研究其对500 k V变电站直流偏磁的综合影响。兼顾各接地极附近土壤情况,采用综合水平多层土壤模型,建立了苏北电网直流系统模型,对单条或多条直流线路同时单极运行时附近变电站的偏磁电流进行仿真分析。结果表明:土壤电阻率越大,距离接地极同一位置处地电位越高;多条直流线路同时单极运行时主变偏磁电流数值等于各单条直流线路单极运行时的代数和;相邻变电站的抑制措施应综合考虑。     

多端高压直流输电系统保护动作策略

多端高压直流输电(HVDC)系统保护动作后故障处理策略的选择与多端系统结构密切相关。详细分析了串联型和并联型多端直流输电系统的闭锁和线路故障再启动逻辑2类保护动作后故障处理策略,并简要介绍了其他保护动作处理策略。快速移相及同时投旁通对是串联型常用的闭锁策略;并联型常采用闭锁脉冲策略,以及禁止投旁通对策略。对串联型而言,极隔离实际上是换流器隔离;由于存在多条多电压等级的直流线路,从而线路故障处理策略复杂度很高;功率回降和极平衡需各主控站协同处理;新增合大地回线开关的处理策略。对并联型而言,线路故障处理需各整流站协同处理;新增降电流后闭锁策略;新增分断直流线路开关策略,便于隔离故障直流线路。     

葛南直流大地-金属回线转换实例分析

高压直流输电系统中,直流转换开关的运行状况直接影响到单极大地—金属回线转换操作的顺利进行。通过对葛洲坝—南桥直流输电系统中发生的一起大地—金属回线异常转换过程的深入分析,得出由于金属返回线路上过高的感应电压造成直流转换开关振荡回路中相关元件损坏,导致该转换开关保护动作和转换操作失败。根据分析结果,提出了针对本次失败转换过程的改进措施和运行建议,可为新建工程设计和运行维护提供参考。     

高压直流无接地极运行实现方法

接地极为直流输电系统大地回线运行方式提供电流回路,随着直流输电通道的密集增加,由接地极入地电流引起的油气管网腐蚀、变压器偏磁等问题逐渐增多,严重时将影响电网正常运行方式。文中提出了使用站内接地网代替接地极,直流系统以无接地极方式运行的方案,主要通过直流的控制和保护逻辑来实现。以南方电网±800kV普侨特高压直流工程的实际应用为例,分析了高压直流无接地极运行方案的关键技术难点,设计了通过控制保护核心逻辑修改来实现无接地极运行的方法,并利用实时数字仿真(RTDS)系统对方案进行了仿真验证。改进后的控制保护逻辑已在实际工程实施,效果良好。     

基于反向晶闸管并联保护的变压器中性点直流电流抑制装置

针对直流输电单极大地回路运行方式下造成的接地变压器直流偏磁的问题,提出并研制了一种基于并联晶闸管保护的变压器中性点电容器隔直装置,分析了其拓扑结构和工作原理,由于不需要额外的整流回路和晶闸管关断回路,主回路的拓扑结构得以大量简化,降低了装置的成本,同时该装置采用了纯硬件的集成电路保护和微机保护的完全双重化冗余结构,提高了系统的可靠性和智能性。仿真结果、大电流试验情况和初步现场运行表明,该装置能有效解决由直流输电单极大地回路运行方式下造成的接地变压器直流偏磁的问题,具有很好的工程应用效果。