城市地铁对电力变压器直流偏磁的影响与分析

城市地铁轨道交通中供电牵引网采用直流供电方式，部分牵引电流经钢轨泄漏到地下形成杂散电流，引起周边电力变压器产生直流偏磁现象。以一起地铁杂散电流引起的220 kV电力变压器直流偏磁为例，通过对入侵原理、入侵源头、现场数据分析处理，确定了地铁对变压器直流偏磁的影响，提出城市电网对地铁造成直流偏磁影响防御方案，为地铁轨道交通对电力变压器不利影响的分析和防治提供有效依据和建议。     

轨道交通对电力变压器不利影响的分析与防治

随着轨道交通事业的迅速发展,轨道系统的杂散电流对城市电力变压器造成了不利的影响。从入侵原理和入侵源头分类、现场监测和数据分析,以及直流偏磁治理方案等几个方面进行综合论述。现场监测数据表明,杂散电流与直流输电大地返回电流导致的直流偏磁危害不同,中性点出现了高次谐波(特别是13次谐波)。采用变压器中性点串联大电容的方法可以有效抑制杂散电流导致的直流偏磁危害,为轨道交通对电力变压器不利影响的分析与防治提供了有效参考。     

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。     

地铁杂散电流对浙江电网变压器运行影响及治理措施

地铁在解决城市交通问题中发挥着重要作用,但也带来了振动、噪声、电磁干扰和杂散电流等问题。地铁杂散电流会通过大地流入中性点接地的变压器,造成变压器出现直流偏磁现象,影响变压器的正常运行。首先结合浙江电网发生的一起地铁杂散电流导致220 kV变压器直流偏磁事件,分析了地铁杂散电流的产生原因及其对变压器运行的影响。随后,介绍了地铁杂散电流的治理措施及变压器直流偏磁的抑制方法。最后,提出了杂散电流引起变压器直流偏磁的防治思路。     

关于地铁杂散电流引起的变压器直流偏磁的分析与研究

本文中作者分析了一起地铁杂散电流引起的220kV变压器直流偏磁问题,对杂散电流产生的特点、原因、流入电网的方式及对变压器的影响进行了研究。     

长沙地铁轨道交通对交流电网的影响及治理措施的研究

在城市地铁轨道交通中,供电牵引网采用直流供电方式,部分牵引电流经钢轨泄漏到地下形成杂散电流,引起周边电力变压器产生直流偏磁现象。文中分析了地铁轨道交通对变压器的影响,通过采用电容隔直方式抑制变压器中性点直流电流,有效解决了变压器直流偏磁问题,保障了主变运行安全。     

轨道交通影响下上海电网直流偏磁多参量监测及治理研究

上海电网作为交直流混联特大型城市电网受直流偏磁影响较大,其中轨道交通杂散电流对电网主变的直流偏磁影响较为明显。通过建立上海电网直流偏磁监测系统开展了基于变压器中性点直流、振动和噪声的多参量监测和分析。分析结果表明上海电网轨交线路附近变压器受直流偏磁影响明显,离地铁线路愈近,周围地铁线路越多,主变的偏磁现象愈明显。在地铁运行高峰期,主变的振动加速度和噪声要明显大于地铁低谷期,地铁停运后,主变的振动和噪声明显下降。通过监测,针对受直流偏磁影响严重的主变开展了偏磁治理研究并制定了相应的治理方案。     

地铁杂散电流引起上海电网变压器偏磁研究

地铁杂散电流造成变压器偏磁的驱动电流源具有复杂、影响因素多等特点。为了认识地铁杂散电流对上海电网变压器偏磁的影响,利用建立的大地模型计算了杂散电流地电位的影响范围,并根据计算结果,选点对上海220kV电网13台变压器和500kV电网7台变压器中性点电流开展了观测实验,利用大量的实测数据研究地铁列车运行工况、变压器运行方式等因素对变压器偏磁电流量值水平和波动性的影响。研究的结果表明,地铁杂散电流对上海城网220kV和500kV变压器的严重影响范围在地铁线路沿线的3km范围内,不能用直流接地极的变压器偏磁评价标准评估地铁杂散电流的偏磁影响。     

深圳变电站500 kV主变压器直流偏磁现象测试及抑制分析

为明确深圳变电站变压器出现间歇性噪音的成因,解决变压器噪音异常的问题,对深圳站500 kV变压器接地中性点的直流电流进行监测,通过分析表明:该变压器的噪音异常现象是由杂散电流导致的变压器直流偏磁引起。为治理变压器的直流偏磁现象,根据杂散电流入侵变压器接地中性点直流电流的特征,采用电容隔直装置对深圳站的变压器直流偏磁进行抑制;并从深圳站变压器及深圳站片区电网的角度,通过全网监测对比分析隔直装置对深圳站入侵变压器中性点直流电流的抑制效果,以及其对片区电网变压器的影响。结论表明:应根据电网的电气拓扑结构,并基于全网角度,对深圳站500 kV自耦变压器的直流偏磁进行综合优化治理。     

地铁杂散电流引起变压器直流偏磁抑制方法

针对城市地铁运行时泄漏的杂散电流会引起沿线变压器直流偏磁问题,提出一种基于碳化硅PiN二极管的偏磁抑制方法。首先,建立杂散电流分布模型并采集现场地电位实测数据,明晰了地铁运行下城区整体大地电位的数值分布特点。然后利用碳化硅PiN二极管在直流电压和故障电流下的电压阻断能力及电流导通特性,提出了基于碳化硅PiN二极管的变压器直流偏磁抑制电路结构与工作流程。最后基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了城市电网110kV变电站主变直流偏磁仿真模型,验证了偏磁抑制方法故障电流导通能力和偏磁直流抑制效果。仿真结果表明：电网故障时,偏磁抑制方法瞬时导通,继电保护迅速动作跳闸;变压器实施偏磁抑制后,中性点直流电流被阻隔,磁滞回线、一次侧绕组电流及励磁电流畸变率降低,直流偏磁得到有效抑制。     

城市轨道交通引起的变压器直流偏磁噪声与振动特性

城市轨道交通的发展容易引起变压器直流偏磁问题,噪声与振动特性监测是判断变压器运行状态的重要手段。为此,研究了由城市轨道交通引起的变压器直流偏磁问题的产生机理,对直流偏磁条件下变压器的噪声与振动信号进行了现场监测,分析了直流偏磁前后变压器噪声与振动特性,从中提取了直流偏磁特征量,并将该特征量与变压器噪声与振动信号的变化趋势进行对比。结果表明,变压器直流偏磁问题的产生与城市轨道交通的运行状态有关,变压器出现直流偏磁时,其噪声、振动以及中性点直流信号急剧增大且具有相同的变化趋势,以噪声与振动信号奇偶次谐波比为特征量能够对变压器直流偏磁状态进行有效评价。     

城市地区主变直流偏磁研究与处理

主变直流偏磁会降低主变运行的稳定性及寿命。通过对一起实际案例分析研究,结合大量实际测量数据,明确了地铁杂散电流是城市电网主变压器直流偏磁的主要原因之一。研究采用一种新型电容隔直装置,并在实际投运过程中提出隔直装置标准接入和不停电接入两种方式,实际运行效果良好,可解决城市地区主变直流偏磁的问题。     

城市轨道交通工程杂散电流腐蚀防护研究

城市轨道交通直流牵引供电不可避免地会带来杂散电流泄漏问题,造成地铁自身混凝土结构钢筋、地铁钢轨及附件、周边埋地金属管道、周边建筑物主体结构钢筋等腐蚀穿孔,以及对人身安全造成威胁。从杂散电流的产生、危害、既有治理和监测方案、改进治理措施等入手进行分析和阐述,对城市轨道交通工程杂散电流腐蚀防护具有十分重要的意义和作用。     

轨道交通供电系统综述

介绍了轨道交通供电系统的4个子系统(牵引变电所系统、降压变电所系统、电力监控系统、杂散电流防护系统),并叙述了城市轨道交通供电系统的组成及其各系统的功能、原理.     

谐波及直流偏磁下变压器叠片式磁屏蔽杂散损耗模拟与验证

为研究电力变压器叠片式磁屏蔽在谐波和直流偏磁条件下的杂散损耗,对TEAM P21基准族（V.2009）进行拓展改进,增加激励线圈匝数,增大导线截面积和磁屏蔽叠片的尺寸。搭建变压器杂散损耗测量平台,提出并实现了谐波及直流偏磁下杂散损耗的测量方法。测量得到取向硅钢片在谐波和直流偏磁下的磁性能数据,完成了复杂激励条件下杂散场和损耗的多工况三维瞬态有限元计算。通过杂散场和损耗的仿真与实验结果的对比,验证了测量方法及仿真计算的有效性。结合仿真及实验结果,分析了谐波和直流偏磁下杂散损耗的分布及其影响,所得结果及结论有助于变压器磁屏蔽的优化设计和提高电磁设备的可靠性。     

"轨道交通安全供电技术"专题特约主编寄语

作为大型公共载运工具,轨道交通的安全高效供电至关重要.一方面,城市轨道系统普遍采用直流牵引供电方式,其潜在的杂散电流危害日益凸显;另一方面,交流牵引供电系统中断电过分相环节的存在制约了高速重载铁路的发展;而列车再生制动能量的高效利用是实现轨道交通系统节能降耗的重要途径.近年来,随着世界轨道交通迅猛发展,国内外关于轨道交通安全供电技术的研究与应用迎来关键性的发展机遇.     

城市轨道交通杂散电流治理的综述与评估

杂散电流会造成电气化交通系统附近金属结构腐蚀,该现象在普遍采用直流牵引供电的城市轨道交通中尤为突出.该文分别对城市轨道交通新建线路和运营阶段的现有线路的杂散电流治理和防护措施进行讨论.对设计阶段的新建线路而言,可采用包括优化牵引变电所位置、减小轨道纵向电阻、在道床中安装杂散电流收集系统等措施.对处于运营阶段的现有线路而言,除了采取在走行轨上并联线缆或走行轨间焊接均流线等以增大回流路径截面积措施外,通过电力电子的静止变换器(如负阻变换器等)控制回流路径杂散电流的方法也是极具潜力的治理措施;上述单元可以部署在特定点,以实现对轨道电位过高或出现初期腐蚀位置处的定点治理.     

轨道交通特殊区段的杂散电流防护 城市轨道交通特殊区段的杂散电流防护措施

<正>城市轨道交通的杂散电流对城市建筑和地铁本身具有较大的腐蚀作用,因此,应采取有效措施限制杂散电流的产生,降低或消除其不利影响。目前,国内轨道交通对杂散电流的防护一般遵循"以防为主,以排为辅,防排结合,加强监测"的原则。对于整体道床、车     

兼顾杂散电流防护的新型钢轨电位限制装置应用实施

当前,国内城市轨道交通多采用钢轨电位限制装置 (OVPD)来抑制钢轨电位,过高的钢轨电位通常引起OVPD频繁通断、长期合闸,导致杂散电流泄漏量明显增加.为此提出一种兼顾杂散电流防护的新型 OVPD,并在南宁轨道交通1号线进行试点安装.测试、分析结果表明该新型 OVPD 不仅能实现钢轨电位抑制,还能有效减少杂散电流泄漏量.     

变压器直流偏磁抑制设备的应用分析

对一随机生成的虚拟电网的直流偏磁抑制措施进行理论分析和数值求解,对中性点串联电阻/电容法、电流注入法的工作原理、实施方式、性能效果作分析.对比3种方法的实现方式和技术参数,证明了电阻法的阻值对目标变电站中性点直流电流和电网中性点直流总量存在饱和效应;全补偿的电流注入法和电容法的抑制效果没有明显区别;实际情况下是电容法优于电流注入法和电阻法;3种方法均会导致交流电网局部直流偏磁危害加剧,但电网直流电流总量下降,总体上直流偏磁风险下降.为了更有效地开展直流偏磁治理工作,提出了现代大型交流电网大范围采用中性点串联电阻/电容抑制直流偏磁的实施原则.