變壓器直流偏磁抑制技術(shù)研究

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1、變壓器直流偏磁抑制技術(shù)研究　　摘要：我國(guó)的煤炭資源三分之二都集中在內(nèi)蒙古、山西，使用中這些能源進(jìn)行火力發(fā)電，生產(chǎn)電力向沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)運(yùn)輸要使用遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)。采用長(zhǎng)距離傳輸?shù)闹绷鬏旊姺桨福欣谔岣唠娏鬏數(shù)慕?jīng)濟(jì)性、靈活性、穩(wěn)定性，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中調(diào)度電力也比較靈活，高壓直流傳輸技術(shù)具備非常好的前景。然而，高壓直流輸電系統(tǒng)易出現(xiàn)主變直流偏磁，當(dāng)系統(tǒng)直流用單極大地返回工作的方式，會(huì)出現(xiàn)主變壓器異常，噪音增大振動(dòng)變大。隨著我國(guó)大力實(shí)施西部向東輸送電力的政策，中國(guó)高壓直流輸電（HVDC）技術(shù)越來(lái)越多地使用在電力網(wǎng)絡(luò)中，這個(gè)問(wèn)題顯得更加迫切和重要。國(guó)華呼倫貝爾

2、電廠產(chǎn)生的主變壓器直流偏磁現(xiàn)象，是由于接地網(wǎng)之間存在電位差引起變壓器中性點(diǎn)產(chǎn)生直流分量，在交流系統(tǒng)中將會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、噪音等等問(wèn)題，嚴(yán)重影響變壓器的運(yùn)行，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和設(shè)備安全?！　￡P(guān)鍵詞：變壓器；直流偏磁；抑制技術(shù)　　1研究背景與意義　　為了促進(jìn)國(guó)家“西電東送、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”逐步實(shí)施的能源發(fā)展戰(zhàn)略，中國(guó)策劃了一系列高壓輸電直流線(xiàn)路，其中具有很多困難，具有很長(zhǎng)的輸電線(xiàn)路，傳輸容量大，損耗低，自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。在高壓直流輸電東北項(xiàng)目中，呼倫貝爾至遼寧高壓直流輸電工程建成后，打開(kāi)蒙東電網(wǎng)至遼寧中部傳輸電力網(wǎng)絡(luò)的渠道，形成了第一個(gè)國(guó)網(wǎng)系統(tǒng)交直流混聯(lián)系

3、統(tǒng)，電力系統(tǒng)的電力輸出，大大提高了傳輸跨區(qū)域電力的能力。然而，輸電線(xiàn)路直流輸電具有一定的故障?r或者調(diào)試的時(shí)候，必然在操作單極模式，操作模式雙極傳輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為單級(jí)傳輸?shù)倪^(guò)程中，將使用土地作為電路回流到系統(tǒng)中，數(shù)千安培通過(guò)接地注入地面，它會(huì)導(dǎo)致在周?chē)淖冸娬窘拥貥O電位產(chǎn)生變化。進(jìn)而形成一定的電位差，直流電將從輸電線(xiàn)路流經(jīng)大地到變壓器中性點(diǎn)，使變壓器出現(xiàn)直流分量，從而產(chǎn)生變壓器偏磁現(xiàn)象。同時(shí)，交流輸電系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響，特別是在變壓器的交流直流分量疊加，從而引發(fā)變壓器鐵芯磁通的變化，在交流系統(tǒng)中將會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、噪音等等問(wèn)題，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4、　　因此，直流偏磁是由于外部電壓環(huán)境變化引起，而強(qiáng)加于中性點(diǎn)直接接地的變壓器，研究直流偏磁抑制技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要的實(shí)際意義。分析所產(chǎn)生的直流偏磁的原因分析，并研究適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)抑制直流偏磁，使高壓輸電過(guò)程中的變壓器的安全性得以提高。　　2變壓器直流偏磁分析　　2.1變壓器的直流偏磁機(jī)理　　流入變壓器繞組直流會(huì)使鐵芯磁場(chǎng)出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)曲線(xiàn)，更顯著問(wèn)題是直流偏磁的出現(xiàn)。這時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的主變壓器噪音會(huì)變大，而激磁電流內(nèi)產(chǎn)生大量諧波，且變壓器的無(wú)功損耗會(huì)增加，使系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置發(fā)生過(guò)載現(xiàn)象，或是線(xiàn)路的電壓降低。諧波進(jìn)入電力系統(tǒng)中，從而導(dǎo)致異常的電壓波形出

5、現(xiàn)，以及該濾波器將過(guò)載，保護(hù)誤動(dòng)作?！　∈褂米儔浩髦行渣c(diǎn)接地的方法進(jìn)行高壓直流輸電，中性點(diǎn)接地的方法是可通過(guò)該方法將單極大電流返回大地，實(shí)現(xiàn)單極工作。基于該直流接地極接地，接地電阻會(huì)導(dǎo)致各變電站系統(tǒng)之間產(chǎn)生壓差。例如兩個(gè)分站之間具有電位差，要求系統(tǒng)內(nèi)各變壓器必須承擔(dān)的電位差變化的影響。中性點(diǎn)的交流系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)大型并聯(lián)變壓器因?yàn)殡娢徊羁赡墚a(chǎn)生直流電流，從而形成主變壓器的直流偏磁，對(duì)變壓器帶來(lái)一定的影響?！　?.2直流偏磁產(chǎn)生的原因　　直流偏磁產(chǎn)生的原因有幾種，在變壓器的正常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的此現(xiàn)象，通常是由以下兩個(gè)方面引起的：　?。?）太陽(yáng)等離子風(fēng)和地

6、球磁場(chǎng)互相作用進(jìn)而產(chǎn)生的磁暴。在地球表面造成的磁場(chǎng)電位梯度，其高低與大地電導(dǎo)率以及磁暴的大小有關(guān)，在土壤高電阻的區(qū)域電位差可能達(dá)到相當(dāng)高的程度。1989年3月13日太陽(yáng)磁暴導(dǎo)致魁北克電網(wǎng)造成大范圍的停電。這類(lèi)直流偏磁的是很大，但持續(xù)時(shí)間短，發(fā)生頻率較少?！　。?）直流輸電系統(tǒng)和交流系統(tǒng)的電壓，在同一區(qū)域或系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行電流，電壓電流負(fù)載曲線(xiàn)非對(duì)稱(chēng)。超高壓和特高壓直流輸電系統(tǒng)有幾個(gè)運(yùn)行方式，如正和負(fù)雙極運(yùn)行中，一個(gè)單級(jí)一金屬回路運(yùn)行等。單極大地返回運(yùn)行方式是使用大地作為回路，通過(guò)一導(dǎo)線(xiàn)設(shè)置工作電流回路，能夠有效地節(jié)約建設(shè)成本，這是高壓直流輸電的重要途徑。當(dāng)

7、雙極運(yùn)行回路中，如果存在雙極不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行，不對(duì)稱(chēng)和接地故障等有關(guān)，這時(shí)候類(lèi)似于單極大地返回運(yùn)行方式。在高壓直流傳輸系統(tǒng)的回路方式中，單級(jí)一金屬運(yùn)行方式和雙極回路時(shí)，一般不會(huì)影響交流電網(wǎng)中的變壓器。在單極大地返回運(yùn)行方式或正、負(fù)極嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中的變壓器將受到嚴(yán)重影響，導(dǎo)致中性點(diǎn)直接接地的變壓器產(chǎn)生直流偏磁現(xiàn)象。影響的程度除了與直流換流站距離有關(guān)系外，也與土壤、地貌等情況有關(guān)系，輻射范圍將呈不規(guī)則形狀。此類(lèi)直流偏磁的數(shù)值相對(duì)會(huì)小，但是持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，而且周?chē)冸娬臼苡绊懙目赡苄宰兇??！　?.3直流偏磁對(duì)變壓器的危害　　當(dāng)高壓直流傳輸系統(tǒng)接地極電流引發(fā)

8、變壓器電位增高時(shí)，如果兩個(gè)變電所存在電位差，直流電流將流經(jīng)電力系統(tǒng)及變壓器中性點(diǎn)到變壓器線(xiàn)圈，