隔直装置在变电站中应用

隔直装置在变电站中的应用

摘要：针对高压变电站直流输电系统的影响，主变压器中性点直流问题相对突出，为确保主变压器的安全运行，减少损耗，提出了在主变压器中性点回路串接电容隔直装置，用于隔绝大地系统中直流电流分量对主变压器的影响，并介绍该装置的构成原理和功能关键词：变压器；中性点；直流电流；电容隔直装置

中图分类号：tm41 文献标识码：a 文章编号：

近年来，随着我国电网建设的飞速发展，直流输电系统以其不受交流输电稳定性问题制约、同等容量投资省、占地少等诸多优点在电网中得到越来越广泛的应用。但是广东省电力科学研究院监测数据显示，随着南方电网西电东送工程的陆续投运，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，从而产生谐波，引起主变振动和噪声、过热等一系列问题，严重时可直接损坏变压器；谐波分量的增大还可引起电容器组串联电抗器的谐振增大，引起保护误动等问题的发生。

在变电站中受直流输电系统的影响，主变压器中性点直流问题相对突出，已引起各级电网管理部门的高度重视。为确保变电站主变压器的安全运行，减少损耗，有必要在主变压器中性点回路上串接电容隔直装置，用于隔绝大地系统中直流电流分量对主变压器的影响。

1 电容隔直装置的构成

电容隔直装置主要由直流抑制一次设备(电容器)、旁路系统(限流电抗器+双向晶闸管双支路、机械旁路开关)及控制监测装置(交直流ct、数字控制器、远程监控计算机)3部分组成。

2 电容隔直装置的基本原理及功能

2．1 电容隔直装置的基本原理

电容隔直装置的基本原理是在电容器的两端并联限流电抗器、晶闸管及机械开关旁路装置，置于变压器中性线实现直流电流的抑制作用。正常情况下，变压器中性点接地刀闸分位，变压器电容隔直装置接地刀闸合位，机械旁路开关合位，电容器被短接，此时装置运行于“直接接地状态”。

当装置检测到变压器中性点电流直流分量超过设定限值时，自动断开机械旁路开关，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”。

当装置处于“隔直工作状态”时，如果检测到变压器中性点电流交流分量超过限值，装置将认为电网发生不对称短路故障，立即触发导通双向晶闸管旁路，并同时发出机械旁路开关的合闸信号。由于机械开关合闸动作比晶闸管导通要慢。所以故障电流会先通过晶闸管旁路流向大地，达到快速保护电容器的目的。当机械旁路开关合上后，故障电流将由晶闸管旁路转移到机械旁路开关流向大地，同时晶闸管开始由导通转向关断，此时装置切换回“直接接地状

态”。

2．2 电容隔直装置的工作状态和控制参数

电容隔直装置在投入运行后，有2种工作状态：(1)直接接地状态：晶闸管及机械旁路开关闭合，保证主变中性点直接接地。直接接地状态为装置的主要工作状态和默认工作状态。在主变中性点直流电流不超过设定限值时，装置都处于直接接地状态。(2)隔直工作状态：机械旁路开关断开，电容器投入，以抑制直流电流流入变压器中性点。

当主变中性点直流电流超过了设定限值(设为5 a)，直流pt电压超过1．8 v，延时5 s时，装置应当由直接接地状态转为抑直工作状态。当装置工作在抑直工作状态时，一旦出现以下任一种情况，装置将立即转为直接接地状态：(1)主变中性点交流电流超过设定限值(设为300a)，无延时旁路开关合闸；(2)电容器两端直流电压低于设定限值(设为1．8 v)，延时60 s旁路开关合闸；(3)装设于主变中性点的2个直流ct的一次值之差超过设定限值6a，延时300 sk3旁路开关合闸，同时发直流ct超差报警；(4)装设于主变隔直电容器的2个直流pt的一次值之差超过设定限值3v，延时300 sk3旁路开关合闸，同时发直流pt超差报警。

2．3 电容隔直装置的控制模式

装置按控制地点可分为“就地”和“远方”，2种控制模式，按控制方式可分为“手动”和“自动’，2种控制模式。远方监控计算机实现远方监控、历史数据及录波数据存储、控制参数修改，并与就

地监控系统通过光缆通信实现数据传输。

“就地&自动”和“远方&自动”都是通过装置的数字控制器来实现自动控制的。紧急合闸按钮只是置于装置当地的控制面板上。“就地&手动”是在装置当地的控制面板上通过操作按钮来实现的。“远方&手动”是在远程监控计算机界面上通过鼠标操作来实现的。“就地&手动’’和“远方&手动’’这2种控制模式都是用于装置的调试阶段。装置正常运行时，应处于“远方&自动’控制模式。但是不管选择了何种控制模式，对装置控制面板上的“紧急合闸’梭钮的操作总是有效的。

2．4 电容隔直装置的远方监控功能

正常情况下，运行值班人员只需巡视主控室的远方监控计算机。远方监控软件可实现如下功能：(1)实时显示电容隔直装置工作状态。(2)实时显示旁路开关的位置状态、变压器中性点直流／交流电流、电容器两端直流电压等信息。(3)修改装置的控制模式和控制参数。(4)在远方／手动控制模式下，手动控制旁路开关的分合。

(5)查询装置的历史运行数据、事件记录和故障录波等。

2．5 电容隔直装置的上传信号

本装置可向变电站自动化系统上传信号，包括：变压器中性点直流电流、交流工作电源故障信号、直流工作电源故障信号、旁路开关分合状态信号、旁路开关断开信号、就地／远方控制模式信号、ta故障信号、tv故障信号、温度超差信号。

3 结束语：

目前该装置已在变电站主变压器中性点应用，在多次直流输电线路单极运行情况下均正确可靠动作，确保了电网安全稳定运行。