直流偏磁影响评估与治理技术

石家庄 210
160 济南 豫北
兰州东 140
270 平凉 180
直流电阻。 – 应考虑自耦变
A变电站
站间系统的等 效直流电阻
B变电站
接
地面
地
极
电
流
Ie 地表
电位
A 站 主 变
A变站 地网直 流电阻
偏置电流I
B 站 主 变
B变站 地网直 流电阻
A站地电位 B站地电位
A站到接地 极距离
B站到接地 距离(km) 极距离
18
三、直流偏磁的评估
评估结果
2010年，上海地区主要500kV变电站在各直流单极大地满负荷运行情况下的直流 偏磁评估情况：
220 辽宁
250
蒙西煤电2
蒙西
400
北京西 100
天津 唐山
营口
150
沿海电源
金昌 200 2400 永登 白银
150 150
鄂尔多斯煤电蒙西煤电陕61北00 沙湖
蒙西煤电1
130 晋北
490 430
北京东150 270
1贺65兰8黄山0河19100银川东陕榆北横煤电15神0 晋木东南蒙煤西4电煤70电15晋33晋东5 北南煤电
0.54
4
2
3
1
2
0.54
推5
1
3
1
3
0.54
荐 16
0
1
0
0
1.12
17
0
0
0
3
1.12
18
0
0
0
wenku.baidu.com
2
1.13
19
0
0
0
1
1.13
20
0
0
0
0
1.14
21
一、直流偏磁产生原因 二、直流偏磁的危害 三、直流偏磁的评估 四、直流偏磁的监抑控制
主要内容
22
380 喀什
俄罗斯
俄罗斯
15105000
呼伦贝尔能源
几种主要方法
• 基于有限元的场路解法
R幅向 =
R径向 * * 2
(r2 r1 ) * ln
* r2 r1
r1
电流（A） 电压（V）
300
250
200 0
10 某方向电流
8 某方向电压
6
4
2
30
60
90
120
距原点距离（km）
0 150
15
三、直流偏磁的评估
几种主要方法
• 基于有限元的场路解法
• 计算资源：国家超算中心或高校 • 大地电阻网路的元件个数为径向2000*12=24000个，幅
二、直流偏磁的危害
5
二、直流偏磁的危害
谐波电流含有率 %
6
噪声测量值
二、直流偏磁的危害
7
二、直流偏磁的危害
• 地电流其他对电磁环境的影响
• 对地埋设施的影响 地铁、输油管、输气管、水管
• 对大地测量的影响 地震、天文
8
一、直流偏磁产生原因 二、直流偏磁的危害 三、直流偏磁的评仿估真计算 四、直流偏磁的抑制
12
三、直流偏磁的评估
几种主要方法
• 直接解法
• 建立在表征恒流源场的泊松方程上，利用有限元、有限差 分、边界元等方法求解，限于计算区域的巨大规模，计算 效率较低，单次计算即需要15~20分钟左右，特别是每次 求解均需重新形成元素矩阵，完全无法满足区域电网抑制 措施优化计算中动辄上千个方案的优选需要
19
实测变压器直流偏磁影响情况
三、直流偏磁的评估
实测
测试日期分别为2010年3月2日和5月4日 仿真计算和实测值比较
20
三、直流偏磁的评估
案例
表 2 推荐方案与应避免方案
方案
主变 A 主变 B 主变 C 主变 D
Fdc （Ω） （Ω） （Ω） （Ω）
1
3
3
1
3
0.54
2
2
3
1
3
0.54
3
3
3
1
2
通榆
260
908
吉林
90
铁岭
核电
150
320
340
375
塔什店
吐鲁番
400 鱼卡
200 370
格尔木
哈密 哈密煤电
350
安西 马鬃山
玉门镇 330
280 60
酒泉
190
2400
张掖 190
乌兰 350 羊曲
日月山 180 西宁
170 40 80
160
锡盟 480
1400 480 1600
东北华北背靠背
治理 统筹兼顾，综合治理 之本 协调规划、建设、运行与改造各阶段的不同需求
交直流特高压 同步落地的
10
上海电科院对长三角地区已开展了10多年的直 流偏磁影响方面的研究，通过仿真计算和实测，掌 握了上海地区直流偏磁的影响情况。
三、直流偏磁的评估
概况
直流地电位分布图 11
三、直流偏磁的评估
影响因素
• 土壤-结构、厚度、电阻率 • 接地极 • 交流网络-接地网、绕组、线路
直流偏磁影响的评估与治理技术
上海电科院 评价中心 2016年6月
1
一、站直在流跨偏越磁的产新生起原点因 二、直流偏磁的危害 三、直流偏磁的评估 四、直流偏磁的抑制
主要内容
2
一、直流偏磁产生原因
接地极 I
I1
I2
P1 变电站1
P2 变电站2
P3 变电站3
A变电站
站间系统的等 效直流电阻
B变电站
接
地面
中俄背靠背 1400
140 50
40
满洲里 150 巴彦
海拉尔 160 牙克石
鄂1温20克 至冯屯
宝清
准北
伊敏
250
宝清
皇宫 150 伊宁
300
230 阿克苏 库车
250 170 奎屯
蒙古
哈尔滨
120
乌北
玛纳斯 140 150
200 奇台 80
西山电 西山 60 东郊
360
1400
1260
锡盟煤电
360
主要内容
9
三、直流偏磁的评估
目前上海地区拥有直流输电工程4条，800kV 复奉线、±500kV宜华、荆枫和葛南线。
上海境内直流接地极3处，其中荆枫和葛南共 用1个接地极。
上海周边距离较近的还有±800kV锦苏直流和 ±500kV龙政直流。
面临 直流输电落点多，容量大，与交流电网距离近 问题 涉及多电压等级，直流偏磁影响严重，影响电网运行
13
• 互阻矩阵法
三、直流偏磁的评估
几种主要方法
• 1）互阻抗矩阵的形成工作 量巨大，当区域内有新站建 设或地埋工程时，必须重新 形成矩阵，计算效率较低；
• 2）该方法主要反映电网内 电流分布，地下电流的走向 通过互阻抗间接体现，当需 要对某地埋工程进行评价时 困难重重，且结果不够直观
14
三、直流偏磁的评估
地
极
电
流
Ie 地表
电位
A 站 主 变
A变站 地网直 流电阻
偏置电流I
B 站 主 变
B变站 地网直 流电阻
A站地电位 B站地电位
A站到接地 极距离
B站到接地 距离(km) 极距离
3
一、直流偏磁产生原因 二、直流偏磁的危害 三、直流偏磁的评估 四、直流偏磁的抑制
主要内容
4
• 产生谐波 • 增加无功损耗 • 局部过热 • 振动、噪声加剧 • 影响互感器特性 • 继电保护系统故障
向2000*12=24000个，共48000个 • ansys+matlab+pspice
16
• 土壤——直流地电位分布研究的关键
空气
浅浅浅浅 浅浅浅浅浅浅浅浅 浅浅浅 浅浅浅浅浅浅
三、直流偏磁的评估
数理模型
17
三、直流偏磁的评估
数理模型
• 交流系统建模——等效原则
– 包括了变压器的直流电阻和输电线路的