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。     

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。     

直流偏磁对中性点接地变压器衍生影响的检测分析

太阳磁暴、直流输电单极运行或非对称运行都可能引起直流偏磁。实测表明:直流输电单极运行方式会使接地极附近的中性点接地交流变压器产生严重的直流偏磁,而直流偏磁将对变压器产生噪声增大、振动加剧、谐波异常等衍生影响。     

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。     

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.     

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。     

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.     

并联直流接地极抑制上海区域直流偏磁的方法研究

在对直流偏磁产生原因及安装于变压器中性点的直流抑制装置进行简述的基础上,考虑上海区域多直流落点和多接地极的特点,提出了用并联直流接地极去抑制上海区域直流偏磁的方法。根据设计单位资料,对并联用特高压奉贤接地极、华新换流站接地极以及南桥接地极建立了电极模型并获取了各500 kV变电站等效电阻。根据上海区域地质结构和土壤电阻率实测数据,建立了由浅沉积层、深沉积层、基岩层以及地幔至地心层组成的4层水平分层土壤模型。以近景年上海区域电网主要拓扑结构,对直流接地极单独运行、并联运行进行了地表电位和变压器中性点电流计算分析。其中地表电位计算分为上海区域地表电位和各变电站地表电位,而变压器中性点电流计算分有无接入小电阻两种工况。计算结果表明,在并联运行方式中,各变电站的地表电位和直流电流都得到了有效控制。     

基于灵敏度分析的直流输电接地极优化选址方法研究

为了最大程度避免直流输电工程单极大地运行方式造成的变压器直流偏磁问题,提出了一种直流输电接地极的优化选址方法。研究了直流接地极选址时需要考虑的大地电性参数、电力规划需求、周边交流电网的结构与参数等因素,建立了直流接地极位置与变压器直流偏磁风险之间的关联度模型。对此模型进行了灵敏度分析,并以此为依据,提出了高压直流输电接地极选址优化方法。以一个交直流混联电网为例研究了优化选址的效果。优化方法对避免交流电网变压器直流偏磁风险有理论参考作用。     

特/超高压直流输电系统单极运行下变压器中性点直流电流分布规律仿真分析

为揭示直流系统运行方式与变压器直流偏磁现象之间的内在联系,基于宜昌电网的实际参数和PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台,采用交流系统网络化建模的方法,建立了包含宜昌电网两条500 k V直流输电线路以及接地极临近区域220 k V交流变压器的直流偏磁电流分布仿真模型。对给定工况下变压器中性点直流电流的分布情况进行了仿真,并与现场实测的数据进行了对比验证,还分别对单接地极场景以及双接地极场景时各个特征变电站主变中性点直流电流分布情况进行仿真,揭示了变压器中性点电位差是决定其直流电流分布特征的根本原因。结果表明:所建立模型的误差在10%以下,具备复现系统实际运行情况的能力。分析结果能够为从系统运行角度抑制直流偏磁提供理论依据。     

利用中性点电阻削弱变压器励磁涌流

提出了一种简单且经济的削弱空载合闸变压器励磁涌流的新方法：在变压器中性点串入一电阻,三相延时合空载变压器.通过对该方法下涌流峰值随中性点电阻值变化的曲线进行理论分析,给出了最佳电阻值的表达式.该方法只使用一个电阻,但抑制效果类似于在三相线路中分别串联电阻的方法,且对合闸时间没有很精确的要求.仿真和动模实验结果都验证了该方法的有效性.     

一起接地变保护动作跳闸原因的分析

由于接地变中性点避雷器击穿,使10kV系统由中性点经消弧线圈接地系统变为中性点经小电阻接地系统。当10kV系统发生B相接地故障时,虽然故障点不在接地变,但接地变A、C相电流互感器测得很大的电流,超过过流I段定值,使接地变跳开。本文对保护动作的原因及故障点进行了分析,并提出了相关的解决对策。     

电流互感器中性线电阻增大对线路差动保护的影响

针对电流互感器(TA)中性线电阻增大导致线路差动保护误动的情况,进一步分析了此类误动产生的原理和机理。TA中性线电阻大于一定数值时,故障相二次回路电流在中性线上产生的电压降会使非故障相TA在二次侧出现类似励磁涌流的效应,从而产生波形偏向一侧的异常电流,其本质原因是TA磁链的累积。此外,通过改变二次回路方程的参数研究了中性线电阻大小、非周期分量大小、剩磁水平,以及TA容量对异常电流幅值的影响。在研究、归纳了此类误动的各种特征后,提出将三相最大电流引入制动判据中,结合该相二次谐波基波比,识别TA中性线异常后短时闭锁分相差动保护的动作逻辑。经仿真与录波图回放验证了所提保护方案的正确性和有效性。     

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。     

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。     

国华台山发电厂主变直流偏磁问题分析与治理

讨论了直流输电系统大地电流对国华台山发电厂主变压器的影响,计算比较了分别采用电容隔直法、小电阻限流法、反向电流限制法和电位补偿法消除该电厂变压器中性点直流电流的优缺点,校核验证了在广东省220 kV及以上电网夏季大、小运行方式下国华台电1、2号主变中性点增加电容隔直装置对现有保护配置与整定的影响,确定了采用电容隔直法来抑制该电厂主变压器中性点直流电流。     

变压器直流偏磁产生机理及偏磁电流实测研究

阐述了变压器直流偏磁产生的原因,介绍了由地磁扰动引起的地磁感应电流和直流输电产生的地中直流,研究了直流偏磁对变压器的影响,并通过对酒泉地区变压器偏磁电流、振动以及噪声进行测试和分析,证实了变压器直流偏磁的严重程度受偏磁电流大小的影响。依据实测结果,比较了两种中性点直流电流测量方法,认为电阻法适合测量中性点单点接地的变压器,而传感器法适合测量中性点有多个接地点的变压器。     

高压直流输电系统接地极电流对电力变压器运行影响的研究

当高压直流输电系统采用单极大地回路方式运行时,可能会有部分入地电流流入中性点接地的电力变压器中,这将给系统运行和变压器本身带来诸多不利后果。采用电路-磁路耦合方法,推导建立了可以考虑负载变化的单相心式变压器模型,对偏磁电流造成的变压器工作电流谐波增加等影响进行了详细分析,并利用解析法对空载条件下的简化变压器模型进行了验证。还比较了由于负载不同使得变压器处于不同工作点时偏磁电流影响的变化。仿真结果表明,变压器运行工作点降低对提高设备耐受直流偏磁干扰的能力有积极的作用。