±800kV灵绍直流输电工程单极大地试运行对主变直流偏磁的测试及处理

±800kV灵绍直流输电工程单极大地试运行对主变直流偏磁的测试及处理（宁夏吴忠供电公司宁夏吴忠751100）摘要：随着高压直流输电工程的建设，直流单极大地运行对主变直流偏磁的影响越來越受到重视。本文简单对比了几种抑制主变直流偏磁的措施，通过两次换流站直流单极大地运行调试，掌握了其对某站主变直流偏磁的影响，通过对比中性点安装串联电容隔直装置前后的屮性点电流值和电压值，说明电容隔直装置抑制主变直流偏磁的可行性，同时，从整个电网的角度考虑，该措施也有其弊端。关键词：变压器；直流偏磁；电容隔直装置；抑制措施1引言随着高压直流输电工程电压等级和输送功率越来越高，直流偏磁对主变压器的影响越来越严重。直流偏磁是主变的一种非正常工作状态，是指变压器的励磁电流屮出现了直流分量，使铁芯的磁化曲线发生偏移，从而使励磁电流的正半波出现严重的畸变，铁芯工作在饱和甚至过饱和状态。当高压直流输电工程双极不对称运行或单极大地运行时，接地极附近主变屮性点接地点会产生屯位差,电位的高低由土壤电阻率决定，土壤电阻率越高，电位越高。由于电位差的存在，直流接地极注入大地的电流流入屮性点接地的主变绕组，通过输电线路经由另一端主变入地形成直流磁通。直流偏磁会使主变有功增加，铁芯、螺栓、外壳发热，噪声和振动增大，严重时损坏变压器；另一方面也使无功增大，引起系统屮无功补偿装置过载或电压降低。直流输电工程对交流系统的影响主要表现在主变上，主变直流偏磁产生大量谐波进入系统，造成系统电能质量降低，保护装置误动，合空载长线路产生持续过电压，单相重合闸过程中潜供电流增加等问题，严重影响交流电网的安全稳定运行［2・3］。2直流单极大地低功率运行对主变直流偏磁影响 2016年5月3日，±800kV灵州换流站由双极闭锁转单极大地运行，依据仿真计算结果，对影响较大的变电站进行同步直流偏磁测量。从主变中性点接地刀闸以下进行测量。本文以220kV五里坡变电站为例进行介绍。该站与直流接地极直线距离21公里，1好主变220kV和llOkV中性点直接接地运行，2好主变中性点接地刀闸均断开。1号主变为三相五柱式变压器，额定容量90000kVAo由于电力系统接线非常复杂，大地土壤电阻率分布不均，仿真计算与实际可能存在较大误差，因此，第一阶段试验输送功率较低，以便了解各变压器受直流偏磁的实际影响程度，为直流偏磁的抑制和下一阶段试验提供依据。具体试验数据见表根据DL/T437-2212《高压直流接地极技术导则》⑷条款6.3规定：交流变压器（含牵引变）允许通过的直流电流值与其设计、材料、结构及其制造工艺有关。制造商宜提供相关技术要求，如制造商不能提供技术要求，变压器允许流过的直流电流值暂定为：单相变压器为额定电流的0.3%,三相五柱变压器为额定电流的0.5%,三相三柱变压器为额定电流的0.7%。根据以上原则，计算可得该变压器允许通过的最大直流电流为1.18Ao由表1数据可以看出灵州直流单极低功率运行在五里坡1号主变高低压侧产生的直流电流均超出承受范围，且现场监测发现主变噪声明显增大，振动增强，为保证灵绍直流输电工程投运后主变安全稳定运行，应当采取直流偏磁抑制措施。3直流偏磁抑制措施的选择目前抑制流入主变压器直流电流的措施分为三类：1在主变中性点和接地网之间串联电阻，增人直流电流从地上冋路流通的电阻值，势必更多的电流会从大地土壤中流通，从而达到抑制主变中直流电流的目的。此方案造价相对较低,易于实现，装置可靠性高，但要将直流限制在要求的范围内所需电阻非常大，当线路发生不对称故障吋会有大电流流经电阻，需注意所选电阻的热容量应能满足要求。中性点串入电阻，改变了系统的零序阻抗值，对零序电流保护等有一定的影响。如果并联保护装置在系统发生故障吋切除电阻，则会造成系统接地阻抗的不连续，导致保护配置复杂化。2在主变中 性点注入反向电源抵消直流即补偿两站地电位差，以消除直流偏磁。此方案需有独立的补偿接地极、直流发生装置、中性点直流监测和控制装置，造价相对较高，补偿电流利用率不高，一般为20%~40%。在自耦变压器中由于补偿电流分流并不等于系统中原有直流电流，主变中会存在小残余直流偏磁。需要注意的是不能过补偿，否则一旦直流单极大地运行结束，反向补偿电流造成的直流偏磁对主变的损坏会更加严重。3主变中性点和地网之间串联电容或线路串联电容。交流电力系统输电线路错综复杂，要在每条与发生直流偏磁的主变相连的高压线路上串联电容，造价很高。在主变中性点串联电容易于实现，容抗值与限制的直流电流大小无关，可以选择较小容抗值的电容器。4直流单极大地高功率运行验证直流偏磁治理效果2016年9月27日，±800kV灵绍直流输电工程开始第二阶段直流偏磁测试。测试的变电站分为测试站和治理站。测试站是在直流接地极附近的重要变电站，但在第一阶段测试中直流偏磁不严重的变电站，此次需要重点监测。治理站是像五里坡一样安装隔直装置的变电站。测试吋，直流单极大地运行在0.6、0.8、1.0、1.05倍额定功率分别持续30min进行直流偏磁测试，测试接线如图1,分别在主变中性点隔直装置两侧进行测试结果相同。具体测试数据见表2。由表中数据可以看岀，电容隔直装置将主变中性点直流电流减小到零左右，在主变中性点串接电容成功抑制了主变的直流偏磁。同时监测电容两侧的电压值，直流接地极输送功率稳定后电容两端电压值在2V左右，但在升降功率的过程中，电容两端的电压会出现明显的升高波动，这是由电容充放电引起的，波动幅值的大小取决于升降功率的快慢。5结语±800kV灵州直流接地极附近五里坡变电站通过安装电容隔直装置成功抑制了主变的直流偏磁现象。电容隔直装置造价相对较低，易于实现，考虑到系统故障和过电压，需在电容两侧并联保护装置，为避免发生谐振，容抗值应尽量小。串联电容和串联电阻都是将直流电流阻隔在人地中，直流电流很可 能从其他未安装隔直装置的主变中性点流入交流系统中。由于交流电网接线复杂,注入反向补偿电流升高或降低地网电位减小了目标变电站之间的地网电位差，也可能增大了与其他变电站的电位差，实施起来存在一定的难度。综合考虑，电容隔直装置具有工程可操作性，造价较低，是最好的直流偏磁抑制措施。参考文献⑴王明新，张强•直流输电系统接地极电流对交流电网的影响分析卩］・电网技术,2005,29(3):9-14.⑵李长益.直流单极运行对交流变压器的影响［J］・华东电^,2005,33(1):36-39.