500kV变压器中性点加装隔直装置的应用分析

500kV变压器中性点加装隔直装置的应用分析

发表时间：2014-10-30T13:37:14.483Z 来源：《科学与技术》2014年第9期下供稿作者：陈正龙

[导读] 电容隔直装置的原理就是利用了电容器“隔直流通交流”的特性对直流电流进行抑制。

陈正龙

广东电网有限责任公司惠州供电局 516001

摘要:本文通过分析变压器发生直流偏磁的原因，比较变压器中性点直流电流抑制举措的优缺点，得出了通过对主变压器中性点加装隔直装置能有效抑制主变压器中性点直流电流的结论，并且对隔直装置运行情况及缺陷进行分析，提出了解决隔直装置频繁动作的具体措施，为变压器中性点直流电流抑制措施在变电站的应用提供参考。

关键词：变压器；中性点隔直装置；运行；维护

引言：

随着用电需求量的增长，电网结构不断加强，直流输电系统由于其较交流输电具有更高的稳定性，同等容量投资省、占地少等优点，在电网中得到越来越广泛的应用。随着直流输电通道不断增加，当直流输电系统以大地回流方式(包括单极大地回线方式及双极不平衡方式)运行时，将会导致电网内其线行或接地极附近的变电站主变压器中性点直流电流过大，使变压器发生直流偏磁，导致谐波，噪声、过热等问题的发生，更有甚者会烧坏变压器。因此，必须对主变压器中性点直流电流采取必要的抑制措施。

1.电容隔直装置的原理及其运行状态分析

电容隔直装置的原理就是利用了电容器“隔直流通交流”的特性对直流电流进行抑制。主要由直流抑制主设备和远方监控系统两部分构成，其中直流抑制主设备包括电容器、晶闸管、旁路开关、数字监控装置及交直流电流互感器CT、电压互感器PT，这些设备被集成在户外箱体内构成直流抑制主设备。装置电气结构原理图如图1所示。

电容隔直装置有两种工作状态：“接地状态”和“隔直状态”。

电容隔直装置在电网运行正常时工作在接地状态。如图1所示，此时#2变压器中性点52000接地刀闸在分位，52GZ电容隔直刀闸在合位，机械旁路开关K3合位，电容器被短接，装置运行于“直接接地状态”。

当变压器中性点出现直流电流，超过设定的电流定值和延时时，如图1所示，装置自动断开机械旁路开关K3，使电容器投入，利用电容“隔直(流)通交(流)”的特点，有效抑制流过变压器中性点的直流电流，此时装置运行于“隔直工作状态”。当检测到电容器两端电压的直流分量低于设定限值和延时，控器判断为变电站的直流地表电势消失，装置自动合上机械旁路开关K3，转为“直接接地状态”。装置工作在“隔直状态”时，当检测到变压器中性点电流的交流分量超过限值时，控制器判断为电网发生短路故障，装置触发闭合电容器的晶闸管和机械旁路开关K3,自动转为“直接接地状态”，保证变压器中性点直接接地，起到限压和分流的作用，从而使电容器免受长时间的大电流作用，达到保护电容器的目的及避免变压器受暂态过电压的影响造成损害。

2.变压器中性点直流电流抑制举措

当前，变压器中性点直流电流的抑制方式大致有以下几点：

(1)变压器绕组出线串联电容。流经变压器的直流电流必须通过变压器的中性点、绕组及连接线路才能形成电流回路，因此，在变压器绕组出线处串联耦合电容可以阻断直流电流流经变压器。

(2)变压器中性点串联电阻。流过变压器直流电流的大小不但取决于直流输电大地回线所造成的中性点接地电位差，还取决于变压器中性点接地电阻、绕组和连接线路的等效电阻，因此，在中性点接地线上串联限流电阻可以有效抑制中性点直流电流。

(3)变压器中性点补偿电流法。补偿电流法通过向变压器附近大地注入直流电流，使变压器中性点获得与流过变压器的直流电流方向相反的补偿电流，以抑制变压器部分直流电流。

(4)变压器中性点装设隔直装置。利用电容“隔直(流)通交(流)”的特点，在变压器中性点串联电容，以阻断流经中性点的直流电流。

对于措施(1)，主变压器出线正常运行负载电流较大，装设串联电容器价格昂贵，技术复杂，装设困难；对于措施(2)，变压器中性点装设的限流电阻需足够大才能满足限流的要求，而大的电阻不能保证系统可靠接地的要求，若在故障时用放电间隙将此电阻旁路，会使系统接地阻抗不连续，导致继电保护配置复杂化等；对于措施(3)，其优点是对运行系统的参数不会产生影响，缺点是要求的技术比较高，而且装置比较复杂、昂贵。

因此，措施(1) (2)（3）未能得到广泛应用。目前，基于变压器中性点装设隔直装置具有较好的隔断中性点直流电流的效果，已在电网系统中得到较好的应用。

3 隔直装置运行情况及缺陷分析

据统计，南方电网部分500kV变电站主变中性点自加装隔直装置以来，总体运行情况比较好。当发生高压直流输电线路单极对大地引起的变压器偏励磁时，隔直装置均能进行良好的精准分析，正确的做出动作。

但是，隔直装置属于新技术、新设备，受不同地区地网结构和阻抗不同的因素制约，其部分定值需通过试运来确定适当的值。在装置

的试运初期，由于无经验值可参考，为了保证变压器的稳定运行，隔直装置的“电压低门槛值”、“电压低门槛延时”取值均相对保守，但实践中发现地网阻抗较小，直流分量在电容器两端形成的电压值亦相对较小，所以会造成隔直装置频繁动作的现象。

为了解决隔直装置频繁动作的问题，可以采取以下控制措施，主要有：(I)将隔直装置从自动控制方式转为手动控制方式，由运行人员进行操作，同时积累相关数据信息；(2) 对主变中性点电容电压采集元件进行校准，以降低由于零漂引起的误差；(3)根据积累的数据修改程序文件，将“电压低门槛延时”的设置范围改为 O～100min，并将此定值由 10min改为 100S。根据实际实践，通过以上的改进措施，隔直装置频繁动作的现象得到了显著改善，使设备的使用寿命在一定程度上得到了延长。

4结束语

以上分析表明，变压器中性点加装电容隔直装置抑制主变压器中性点直流电流的效果明显，效率及运行稳定性高，可以有效隔绝大地系统中直流电流分量对主变压器的影响，减少损耗，对主变压器的安全运行有重大作用。将会成为解决主变压器直流偏磁问题的主要应对措施。

参考文献

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