电阻法抑制主变直流偏磁方案

电阻法抑制主变直流偏磁方案

【摘 要】地磁暴以及高压直流输电线路单极大地回路运行时可能引发电力变压器的直流偏磁现象。变压器发生直流偏磁现象会引发磁通过饱和，影响电力变压器的正常运行，严重情况下回引发安全事故。为解决高压直流输电线路单极大地回路运行引发的电力变压器直流偏磁现象，本文对小电阻法抑制方案进行了分析，并结合木渎变对抑制效果进行了分析，验证了该方法的有效性。

【关键词】变压器；直流偏磁；小电阻 0 引言

太阳活动产生地磁暴、高压直流输电线路单极大地回路运行时都可能引发电力变压器的直流偏磁。所谓直流偏磁，是指变压器由于入侵直流的影响，导致其磁通向时间轴一侧偏移。正常运行下的大型变压器工作点接近于饱和区，磁通的偏移使变压器产生过饱和现象。变压器的直流偏磁会增大变压器损耗、金属构件温度升高、电流畸变等后果。此外，直流偏磁还会对无功补偿装置、继电保护装置产生不良影响，对电网安全运行构成严重的威胁。

为解决变压器直流偏磁问题，降低其对变压器和电网带来的损害，目前国内主要有以下几种方法：变压器中性点串

联电容抑制直流偏磁装置（简称“电容法”）、变压器中性点注入反向直流电流系统（简称“电流补偿法”）、变压器中性点串联小电阻限制直流偏磁装置（简称“电阻法”）。其中，电容法和电流补偿法设备投入较早，运行经验丰富，电阻法设备也有具体应用实例。本文针对木渎变主变直流偏磁问题进行阐述，利用电阻法对直流偏磁进行抑制。 1 木渎变主变直流偏磁问题

木渎变主变直流偏磁产生原因是由于锦屏-苏南±800kV特高压直流输电单极大地回线运行，其接地极附近变电站振动、噪声、中性点直流明显增加，对附近居民造成一定程度的影响。受到直流偏侧现象的影响，对于变压器和电网安全运行构成威胁。对木渎变电站进行中性点直流、噪声等现场测量，结果如表1所示：

根据测量数据可以看出，特高压为投运之前与投运之后中性点电流增加，且不对称调试或运行时增加明显，最大可达2A。#1主变B相受直流偏磁影响最大，平均噪声可达84.84dB，超过正常铭牌值，对居民和值班人员造成影响。 2 电阻法抑制木渎变直流偏磁方案 2.1 计算分析

木渎变直流偏磁情况下，中性点流过直流最大值为2.1A，直流偏磁现象不严重。因此考虑采用结构简单、安装方便的小电阻方案对直流偏磁现象进行抑制。假定接地极入地电流

为4500A，对抑制效果进行分析计算。

根据图1、图2可以总结出：木渎变加装小电阻后对其他变电站的电流分布影响变化程度很小，可以忽略不计。木渎变串联1Ω电阻后，可以抑制80%的直流电流，这主要是由于木渎变的等效电阻较小。 2.2 加装方案

500kV木渎变主变中性点已经加装了限流电抗器来限制短路电流水平，且变电站场地紧张，串接小电阻困难，考虑将限流电抗器换为交直流限流器，可以很好的解决空间和直流偏磁问题，便于运行管理。

交流电抗部分采用原参数，直流部分考虑加装2Ω电阻。具体参数为：

额定电阻：2Ω（分档可调，每档0.5Ω）； 额定电抗：15Ω；

热稳定电流：8kA/持续时间：2s； 动稳定电流20kA； 额定电流：240A。

主变中性点并接避雷器，将单相接地故障时限流器上产生的零序大电流高压释放出去，避免交直流限流器受过电压损坏。

3 过电压校核

变压器中性点串入限制直流偏磁的电阻后会对变压器

及输电线路产生各种影响，因此应对其受到不同电压作用情况进行校验，综合考量串入电阻的热容量和绝缘耐受能力。考虑到雷电侵入过电压基本不受串入小电阻的影响，因此以电阻1～3Ω，电抗15Ω限流器为准对操作过电压和工频过电压进行分析。 3.1 操作过电压

校核操作过电压时，主要针对单相接地故障、合闸空载线路及单相重合闸等情况下的过电压现象。 通过校验得到以下结论：

（1）输电线路操作过电压水平基本上不受串入小电阻的影响；

（2）串入小电阻之前，发生单相故障单台主变中性点电位为1400kV左右，最大瞬时电流12000A；串入电阻后电位升增加很多，最高能达到30000V，最大瞬时电流有所下降，为10000A左右，应对其重点关注；

（3）串入小电阻后，木渎变主变中性点在合闸空载线路时最大电位升为270V，最大电流值90A；

（4）串入小电阻前，单回线路运行进行单相重合闸时，单台主变中性点流过最大瞬时电流值介于350～400A之间；串入小电阻之后，产生电位升介于400～1200V之间。 3.2 工频过电压

校核工频过电压时，主要针对空载长线路的电容效应和

单相接地故障引起工频电压现象。 通过校验有以下结论：

（1）输电线路的工频过电压水平基本不受串入小电阻影响；

（2）线路空载情况下，木渎变主变流过的中性点电流值大小与线路参数是否对称有关。线路换位理想时，主变中性点流过电流介于9～10A之间，中性点不受影响；线路不换位情况下，流过主变中性点电流值会在40A左右，串入小电阻会引起40～120V之间的电位升高；

（3）中性点接入交直流限流器发生单相接地故障，会在主变中性点有一个较高的电位升。根据电抗和电阻的分压，电阻上电压大约在6000～18000V之间。 4 总结

本文以木渎变电站主变受到锦屏-苏南±800kV特高压直流输电单极大地回线运行影响而发生直流偏磁现象为背景，对小电阻法抑制变压器直流偏磁方案进行了探讨。通过实测数据进行分析，直流偏磁现象引起震动、噪声、中性点直流增大，对电网运行和居民造成了影响。考虑到直流偏磁现象并不严重，采用小电阻方法进行直流偏磁抑制。通过抑制效果的计算确定了小电阻阻值大小，并根据实际情况最终确定了小电阻加装方案。最后对过电压进行了校核，给出了合理的建议。为其他地区主变直流偏磁问题的解决提供了思

路和借鉴。 【参考文献】

[1]赵杰，黎小林，吕金壮.抑制变压器直流偏磁的串接电阻措施[J].电力系统自动化，2006，30（12）：88-91. [2]杜忠东，董晓辉，王建武.直流电位补偿法抑制变压器直流偏磁的研究[J].高电压技术，2006，32（8）：69-72. [3]刘曲，李立?疲?郑健超.考虑海洋影响的直流输电单极大地运行时变压器中性点直流电流研究[J].电网技术，2007，31（2）：57-60. [责任编辑：汤静]

路和借鉴。 【参考文献】

[1]赵杰，黎小林，吕金壮.抑制变压器直流偏磁的串接电阻措施[J].电力系统自动化，2006，30（12）：88-91. [2]杜忠东，董晓辉，王建武.直流电位补偿法抑制变压器直流偏磁的研究[J].高电压技术，2006，32（8）：69-72. [3]刘曲，李立?疲?郑健超.考虑海洋影响的直流输电单极大地运行时变压器中性点直流电流研究[J].电网技术，2007，31（2）：57-60. [责任编辑：汤静]

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