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。     

抑制主变压器中性点入地直流电流的几种措施

针对高压直流输电系统以大地回流方式运行时,有较大直流电流流过交流电网中部分中性点接地的变压器,对变压器正常运行造成影响,甚至损坏变压器的问题,分析了变压器中性点直流电流产生的原因,总结了抑制变压器中性点直流电流的几种措施,并对目前较为成熟的两种抑制直流措施（在主变压器中性点装电容隔直装置或反向直流注入装置）的工作原理及设备情况进行了介绍,比较了二者的优缺点,运行实践证明,两种抑制直流措施均能正确投入及有效抑制直流电流,使流经主变压器中性点的直流电流降至允许范围内,可确保主变压器的安全运行。     

深层大地电阻率对交流电网直流电流分布的影响

深层大地电阻率过高可能导致直流输电入地电流在交流电网中大量分布,诱发变压器直流偏磁危害。有鉴于此,通过大地电磁法测量深层大地电阻率分布从而取得水平多层大地电阻率结构参数,再利用复镜像法计算直流输电入地电流在多层水平土壤中的电位和电流密度,以评估深层大地电阻率对交流电网直流电流分布的影响。结果表明,只要离开直流极超过3倍直流极尺寸区域,点源可以代替具体的直流极进行电场/电位分布的计算。如果要分析直流电流在交流电网中的分布,必须要按实际大范围的大地电阻率参数来进行分析。最后以湖北电网的直流电流分布仿真结果与变压器中性点直流电流测量为例说明准确的深层大地电阻率对正确计算交流电网直流电流分布的重要性。     

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。     

深层接地极对直流偏磁影响的研究

直流输电系统单极大地回路运行时,直流电流通过变压器中性点流入变压器,造成直流偏磁问题。从深层接地极是否能够改善电流分布出发,研究深层垂直接地极的电位分布和溢流密度的计算方法,计算和比较了深层接地极在不同埋深时引起的地表电位大小,得出的结论是,接地极的埋深至多对接地极附近的土地表面电位有较大的影响,而对远方的电位影响不大。通过一个实际的500 kV电网的仿真,说明直流电流在交流电网中的分布受埋深的影响很小,通过深埋接地极无法有效地解决直流偏磁问题。     

深层接地极对直流偏磁影响的研究

直流输电系统单极大地回路运行时，直流电流通过变压器中性点流入变压器，造成直流偏磁问题。从深层接地极是否能够改善电流分布出发，研究深层垂直接地极的电位分布和溢流密度的计算方法，计算和比较了深层接地极在不同埋深时引起的地表电位大小，得出的结论是，接地极的埋深至多对接地极附近的土地表面电位有较大的影响，而对远方的电位影响不大。通过一个实际的500kV电网的仿真，说明直流电流在交流电网中的分布受埋深的影响很小，通过深埋接地极无法有效地解决直流偏磁问题。     

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。     

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。     

直流输电对交流系统变压器的影响

列举了天生桥—广州直流输电系统、三峡—广东鹅城直流输电系统、贵州高坡—广东肇庆直流输电系统调试投运期间的大量现场实测数据,并对这些数据进行分析,结果表明直流输电系统单极大地回线方式或双极不对称方式运行时对交流系统中性点接地运行变压器的噪声、变压器中性线直流电流以及电网谐波电压均会产生较大影响,严重时可能损坏电力设备。该结论对直流输电系统的设计、建设、运行以及交流系统采取相应措施有极重要的参考价值。     

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。     

基于多直流功率支援的直流偏磁治理策略

现有的直流偏磁治理均是从抑制设备的研发层面着手,无法实现从根源上治理直流偏磁。该文提出了一种基于多直流功率支援的直流偏磁抑制方法。首先在PSCAD/EMTDC平台上搭建了宜昌电网变压器中性点直流电流分布仿真模型,根据同一输电断面内多条直流输电线路可进行功率支援的特点,提出主动降低处于单极-大地运行方式的直流线路的输送功率,由同一输电断面中其他直流线路承担相应输送功率缺额,主动制造反向不平衡入地电流以中和单极-大地回线中的直流电流,以此降低交流电网中变压器中性点直流电流的幅值。最后,采用遗传算法对送端机组出力进行优化,并借助PSASP平台对功率转移后送端电网的静态稳定性及暂态稳定性进行了校验。     

直流接地极及杆塔接地网附近电磁场的有限元分析

高压直流输电系统处于单极大地回线运行方式时,有很大的直流电流通过直流接地极流入大地,这将造成接地极本身及附近输电杆塔接地网的腐蚀。在理论分析接地极和杆塔接地网电磁场的基础上,应用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,以德宝直流输电工程千阳接地极为例,建立了多层大地土壤结构下的直流接地极和杆塔接地网数值模型,添加相关边界条件,进行网格划分处理,计算分析了接地极地表电位分布规律,并对杆塔接地网附近电位及泄漏电流密度进行了研究,结果发现:接地极地表电位沿径向距离逐渐降低;杆塔接地网本体上的电位最高,接地网的射线末端泄漏电流密度最大,射线首端的泄漏电流密度最小,接地网矩形与射线的连接处电流密度有突变。该研究对掌握直流接地极及杆塔接地网周围电场分布情况和腐蚀规律,具有重要的意义。     

多层水平土壤地表电位分布的仿真分析

直流输电入地电流可能在交流系统内分布,对变压器和电网安全运行造成一系列不良影响。地表电位（ESP）分布是直流分布的重要参数,为提高数值计算的精度,基于矩阵束方法提出了一种求解格林函数的高阶复镜像法。算例证明了接地标准软件CDEGS在求解奇异格林函数时存在缺陷,高阶复镜像法克服了过往方法的不足,可以精确求解任意参数多层水...     

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.     

超高压交流线路对平行架设特高压直流线路的电磁感应

交流输电线路与特高压直流输电线路平行架设时,通过电磁耦合交流线路会在特高压直流线路上感应出工频交流分量。感应产生的工频电流,经过换流器后会产生直流分量。此直流分量流经换流变压器,会导致换流变压器偏磁。采用EMTDC程序建立了交／直流输电系统仿真模型,对交流输电线路对平行架设的特高压直流输电线路产生的电磁感应影响进行仿真研究,分析了交／直流线路平行架设长度、接近距离、土壤电阻率、杆塔接地电阻等因素对特高压直流线路的工频电磁感应影响。另外,对比分析了超高压紧凑型线路、常规型线路分别与特高压直流线路平行架设时特高压直流线路上的工频感应电压、电流和直流偏磁电流。     

±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。     

大型变压器中性点串接抑制直流电流电容后对继电保护影响分析

直流输电系统双极不对称或单极大地回线运行时产生的地电流会导致变压器直流偏磁,影响变压器及交流系统的安全稳定运行。以某500 kV变电站主变压器直流偏磁为例,在其变压器中性点加装电容设备以抑制直流偏磁,但这会改变主变压器的零序阻抗,对零序电流保护和接地距离保护造成影响。为了研究对这些保护造成的影响,进行了理论分析研究,并对理论分析的结果进行了仿真验证。结果表明,在主变压器中性点加装小阻值容抗不会对相应继电保护的性能造成影响。     

多层水平土壤对交流电网直流分布的影响

直流输电入地电流在交流系统内分布,对变压器和电网造成不良影响。为探讨多层水平土壤情况下直流分布的规律,建立了直流分布的完整计算模型,通过数值计算分析了直流极的简化处理方法案和4层水平土壤对直流分布的影响。计算结果表明:在变电站距离大于10倍直流极尺寸的情况下可以用点电流源代替具体的直流极;场参数的求解是本模型关键,直流模型的场参数实质就是互阻,大型交流电网直流分布不能忽略变电站间互阻的影响;变电站接地电阻和地电位分布均受到大地参数作用呈现一致变化,但受影响程度不同,两者对交流电网总体直流分布的作用相反,造成直流分布呈现非线性变化;大地参数变化至一定程度时不会明显直流分布改变。     

架空地线的损耗特性及节能技术

随着电网规模的扩大、输电线路长度的增加,架空地线电能损耗问题日益突出.采用现场测量和仿真计算方法对架空地线电能损耗特性进行研究,得到110 kV～500 kV典型单、双回线路电能损耗定量数据及感应电流、电能损耗特性规律.在此基础上提出架空地线单点接地,地线分段、换位及导地线配合换位等多种节能接地措施,并在广东电网开展节能工程应用.分别在广东电网、南方电网实施架空地线节能工程的投资成本和经济效益表明,架空地线节能技术可大幅降低架空输电线路运行损耗,具有巨大的经济、社会效益,对于实施电网节能降耗、推进绿色电网建设具有重要意义.     

短时大电流入地时管道阻性耦合电压计算方法研究

交流架空输电线路与钢制埋地管道共用走廊资源的现象越发频繁,短时大电流入地时产生的阻性耦合电压将会严重加速管道腐蚀。为量化计算埋地管道阻性耦合电压,文中提出一种基于CDEGS仿真模型的计算方法。首先建立大电流入地仿真模型;其次给出工频电流接地时管道阻性耦合电压的计算方法,并分析电流幅值、土壤电阻率以及电流入地点离管道最近点的距离对管道阻性耦合电压的影响;最后给出雷电流入地时,计及频率的管道阻性耦合电压的计算方法以及基于时频转换的电压最大值计算方法,并分析雷电流幅值、雷电流入地点离管道最近点的距离、土壤电阻率以及雷电流经多杆塔入地对管道阻性耦合电压的影响。