抑制主变压器中性点入地直流电流的几种措施_童能高讲解

第22卷第10期

2009年10月

文章编号:1007-290X(2009)10-0013-03广东电力GUANGDONGELECTRICPOWERVol122No110 Oct12009

抑制主变压器中性点入地直流电流的几种措施

童能高,陈洁

(佛山电力设计院有限公司,广东佛山528000)

摘要:针对高压直流输电系统以大地回流方式运行时,有较大直流电流流过交流电网中部分中性点接地的变压器,对变压器正常运行造成影响,甚至损坏变压器的问题,分析了变压器中性点直流电流产生的原因,总结了抑制变压器中性点直流电流的几种措施,并对目前较为成熟的两种抑制直流措施(在主变压器中性点装电容隔直装置或反向直流注入装置)的工作原理及设备情况进行了介绍,比较了二者的优缺点,运行实践证明,两种抑制直流措施均能正确投入及有效抑制直流电流,使流经主变压器中性点的直流电流降至允许范围内,可确保主变压器的安全运行。

关键词:变压器中性点;高压直流输电;电容隔直装置;反向直流注入装置

中图分类号:TM862 文献标志码:B SeveralMeasuresforSuppressingDirectCurrent inNeutralPointofMainTransformer

TONGNeng-gao,CHENJie

(FoshanElectricPowerDesignInstituteCo1,Ltd1,Foshan,Guangdong528000,China) Abstract:Whilehighvoltagedirectcurrenttransmission(HVDC)systemisoperatinginthemo deofgroundreturn,thereisalargerdirectcurrentflowingthroughsomeneutralgroundedtransf ormersinACpowergrid,whichimpactsthenormaloperationoftransformersorevendamagest hem1Therefore,thepaperanalyzesthecausationofthedirectcurrentintransformerneutralpoi nt,summarizesseveralmeasurestosuppressit,describestheworkingprincipleandequipments ituationoftwocomparativelyripeDCsuppressingmethods(i1e1installingcapacitiveDCbloc kingdeviceorreverseDCinjectiondeviceattheneutralpointofmaintransformer),andcompare stheadvantagesanddisadvantagesofthetwomethods1Itisverifiedinoperationthatboththetw oDCsuppressingmethodscanworkcorrectlyandefficiently,confinethedirectcurrentflowing throughmaintransformerneutralpointtoallowablelimits,andensurethesafeoperationofmain transformer1

Keywords:neutralpointoftransformer;highvoltagedirectcurrenttransmission(HVDC);cap acitiveDCblockingdevice;reverseDCinjectiondevice

高压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,会

引起交流电网中部分中性点接地变压器发生直

流偏磁,从而产生谐波,引发噪声、震动、过

热等问题,对变压器的正常运行造成较大的影

响,严重时可能损坏变压器,并引起保护的误

动。1 主变压器中性点直流电流成因简化模型高压直流输电系统以单极大地回线方式及双极不平衡方式运行时,会有较大直流电流入地,通过大地形成回流,因此在直流输电系统接地极附近会形成较强的直流电场,分布在直流接地极附近的交流变电站分别处于不同的直流电势点上,各站站内

主接地网之间即存在直流电势差。当处于不同直流

电势点上的两个变电站距离越大,两站站内主接地

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网之间的直流电势差就越大,此时若两站之间有交流线路相联,且两站主变压器中性点直接接地,则两站站内主接地网之间会通过主变压器中性点、站内设备连线、站间交流线路、地电阻等形成直流回路,回路内即有直流电流流通。由于主变压器及其中性点处在该回路中,因此会有直流电流流过主变压器,经中性点入地,或从地经主变压器中性点流入主变压器,其简单电路模型如图1

所示。

面,国外在20世纪80年代就开始了相关的研究,我国近来也有些成果,并有了一些工程先例。21211 理论上可采取的抑制措施

从理论上说,被动措施主要有3类方式:一是加装反向直流电源来产生反向直流电流以升高或降低相关变电站主接地网的直流电势,减小有电气连接的两变电站之间的直流电势差,最终达到减小流过主变压器直流电流的目的;二是加装中性点阻隔装置来抑制直流电流,此方式在广东省已有采用,其主要原理是在主变压器中性点

与站内主接地网之间串入电容器,利用电容器通交流隔直流的特性来切断直流电流经主变压器中性点入地的通道;三是采取分流措施,即减小线路地线的直流电阻,可以使更多直流电流从地线流过,分走从相线流过的直流电流,因为只有从相线流过的直流电流才经过变压器,因此减小线路地线的直流电阻可以将流过变

图1 主变压器中性点直流电流形成简化电路模型

目前,广东省部分220kV及以上变电站主变压器中性点已装设直流电流互感器,用于监测流过主变压器中性点的直流电流,根据现场监测结果,当直流输电系统以单极大地回线方式运行时,其接地极附近的220kV变电站主变压器中性点(直接接地的220kV中性点)流过的直流电流约为80A,远远大于主变压器厂家允许的只能通过10A直流电流的要求。主变压器中性点入地直流电流问题严重威胁着变压器的安全运行,因此,抑制变压器中性点的直流电流成为迫切需要解决的问题。

压器的直流电流分走一部分。21212 实际运行中采取的措施

目前,已有运行经验的抑制直流电流的措施主要有两种:一是电容隔直流,二是注入反向直流。这两种方法已有较成熟的产品,现对其工作原理、设备组成进行简单介绍。

2121211 主变压器中性点装设电容隔直装置电容隔直装置主要由电容器、晶闸管、旁路开关、数字监控装置、远方监控系统等组成,其一次接线如图2所示。

2 抑制主变压器中性点直流电流的措施分析

抑制高压直流输电系统以单极大地回线方式运行时地中直流电流对交流系统的影响有多种措施,可以将其分为主动和被动两类。211 主动措施

主动措施为恰当地选择接地极和变电站的位置、多个直流系统共用一个接地极、选择能够耐受直流电流的变压器等。但该方法经常由于交流负荷区(建站点)与直流接地极较近而较难实施,且目前变压器厂家生产的变压器所能承受的直流电流都较小,不能满足实际直流电流的要求。212 被动措施