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1、科技論壇·3·直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行方式變壓器直流偏磁研究郭豐慧1郭恩波2（1、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱1500002、哈供電公司，黑龍江哈爾濱150000）摘要：高壓直流輸電單極運(yùn)行時(shí)會(huì)導(dǎo)致變壓器發(fā)生直流偏磁，直流偏磁引發(fā)的一系列電磁效應(yīng)嚴(yán)重影響變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，從而威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。因此，變壓器直流偏磁抑制措施的相關(guān)研究日益受到重視。本文首先對(duì)直流偏磁的機(jī)理進(jìn)行了闡述，介紹了反向電流補(bǔ)償、變壓器中性點(diǎn)串電阻、中性點(diǎn)串電容直流偏磁常用治理方法，并分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。證明了采用自激補(bǔ)償法以及外加直流電源補(bǔ)償法抑制變壓器直流偏磁的可行
2、性和有效性。關(guān)鍵詞：單極運(yùn)行；變壓器；直流偏磁1課題的背景及研究意義變壓器繞組中的直流電流產(chǎn)生的直流磁通與交流磁通相互疊加，共同作隨著我國經(jīng)濟(jì)快速、穩(wěn)定發(fā)展的同時(shí)，對(duì)電力的需求也是日益增長。用鐵心，使得正負(fù)半周磁通明顯不對(duì)稱，變壓器的工作點(diǎn)發(fā)生了偏移，并我國能源與負(fù)荷具有東西部分布不均衡的特點(diǎn)，為了解決這個(gè)問題，我國且由于變壓器磁化曲線端部非線性的緣故，當(dāng)勵(lì)磁磁通工作在此非線性“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”的戰(zhàn)略計(jì)劃已全面開展，高壓直流輸電區(qū)域時(shí)，勵(lì)磁電流發(fā)生畸變。在我國越來越得到了廣泛的應(yīng)用。高壓直流輸電與交流輸電相比具有線5直流偏
3、磁對(duì)不同結(jié)構(gòu)變壓器的影響路造價(jià)低、損耗小、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，采用直流輸電進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電可以由于鐵心結(jié)構(gòu)的不同，變壓器有殼式和芯式兩種類型。殼式結(jié)構(gòu)的鐵解決能源與負(fù)荷分布不均的問題，滿足西電東送、大容量輸電的需求。目心包圍繞組，由于殼式變的機(jī)械強(qiáng)度較高，因此在實(shí)際應(yīng)用中，主要針對(duì)前，我國已經(jīng)投運(yùn)了葛洲壩-南橋、天生橋-廣州、三峽-常州、三峽-低壓、高電流或容量小的變壓器。芯式結(jié)構(gòu)的鐵心是被繞組包圍的，并且廣州、貴州-廣州5條±500KV直流輸電線路，并且我國自主設(shè)計(jì)建設(shè)芯式變壓器的絕緣性很好，裝備較容易，因此大型的電力變壓器常常采用的靈寶背
4、靠背直流項(xiàng)目也已順利投入運(yùn)行。然而在直流輸電工程建設(shè)初芯式結(jié)構(gòu)。芯式三相電力變壓器又分為芯式三相變壓器和三相變壓器組。期和單極調(diào)試時(shí)，直流輸電系統(tǒng)采用單極大地運(yùn)行方式，易導(dǎo)致其周邊交芯式三相變壓器依據(jù)鐵心結(jié)構(gòu)的不同又分為三相三柱式和三相五柱式流系統(tǒng)的變壓器出現(xiàn)直流偏磁現(xiàn)象。產(chǎn)生直流偏磁的另一個(gè)途徑，太陽耀兩種。芯式三相三柱式變壓器的鐵心柱均勻分布在同一平面內(nèi)，每相的磁斑活動(dòng)導(dǎo)致地磁暴時(shí)，太陽風(fēng)和射線流襲擊地球，使地磁場(chǎng)的水平和垂直路與另外兩相磁路密切相關(guān)，并且與另外兩相磁路共同組成自己的磁路。分量發(fā)生變化，在地球表面誘發(fā)電位梯度。這兩種
5、情況引發(fā)直流偏磁的機(jī)當(dāng)直流電流流入三相三柱式變壓器時(shí)，直流電流產(chǎn)生的直流磁通沒有自理基本相同，都是直流電流在兩接地變壓器間產(chǎn)生電位差，直流電流流過己獨(dú)立的回路作為磁通回路，只能經(jīng)變壓器油及油箱壁構(gòu)成回路，其磁阻變壓器使勵(lì)磁電流中出現(xiàn)了直流分量，導(dǎo)致變壓器鐵心過度飽和。變壓器很大。的這種非正常工作狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生大量諧波，使鐵心無功損耗增大。因此，研6直流偏磁對(duì)變壓器的危害究變壓器直流偏磁的抑制措施具有重要意義。當(dāng)變壓器繞組中沒有直流分量時(shí)，勵(lì)磁電流工作在鐵心磁化曲線的2國內(nèi)外對(duì)直流偏磁的研究動(dòng)態(tài)線性區(qū)，此時(shí)變壓器處于正常工作狀態(tài)。直流偏磁對(duì)變
6、壓器的影響主要有2.1國外研究動(dòng)態(tài)如下幾個(gè)方面：國外對(duì)直流偏磁的認(rèn)識(shí)主要是從太陽風(fēng)暴產(chǎn)生GIC造成變壓器直6.1反向電流補(bǔ)償法流偏磁現(xiàn)象的角度進(jìn)行研究。a.反向電流法原理。反向電流補(bǔ)償法的原理是在變壓器的中性點(diǎn)裝在抑制變壓器中性點(diǎn)直流電流措施上，國外的一些國家在二十世紀(jì)設(shè)一個(gè)直流電壓源，該直流電壓源可根據(jù)所檢測(cè)到的中性點(diǎn)直流電流值，七十年代就開始了相關(guān)研究。加拿大受1989年3月13日的魁北克電力自動(dòng)調(diào)整其設(shè)置，實(shí)時(shí)對(duì)變壓器中性點(diǎn)提供反向的直流電流。裝置組件包系統(tǒng)事故的影響，采用了在變壓器中性點(diǎn)加裝電容裝置來阻隔直流電流括距離變電所約3
7、00米外得獨(dú)立補(bǔ)償接地極、直流發(fā)生裝置，限流電抗的措施。此外，芬蘭對(duì)變壓器中性點(diǎn)串接電阻措施進(jìn)行了研究，并在一些器和變壓器中性點(diǎn)直流監(jiān)測(cè)裝置。裝置中與直流發(fā)生裝置的輸出端相連實(shí)際工程中應(yīng)用了這種方法。接的限流電抗器的作用主要是防止交流電流進(jìn)入到直流發(fā)生裝置中，而2.2國內(nèi)研究動(dòng)態(tài)損壞設(shè)備。b.反向電流法的優(yōu)缺點(diǎn)。反向電流補(bǔ)償法對(duì)于流入變壓器中性2002年末，三峽龍泉-江蘇政平±500KV直流輸電系統(tǒng)單極運(yùn)行點(diǎn)直流電流的不同，可以動(dòng)態(tài)調(diào)整注入相應(yīng)的反向直流電流。該方法具有時(shí)，常州武南變電站兩組500KV主變?cè)肼暶黠@增大。南京理工大學(xué)的蒯一
8、定的靈活性，抑制效果明顯。狄正經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，根據(jù)江蘇交流電網(wǎng)地中直流的分布情況，建立了相應(yīng)6.2中性點(diǎn)串聯(lián)電阻法的直流系統(tǒng)模型，分析了直流偏磁引起變壓器勵(lì)磁電流的變化情況以及a.中性點(diǎn)串聯(lián)電阻法原理。直流輸
