阻容隔直裝置在電網(wǎng)中的應(yīng)用研究

曾鳴+洪秋

摘 要 在直流輸電過(guò)程中，會(huì)引起交流變壓器中性點(diǎn)的直流分量增加，從而對(duì)于主變及電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)一系列的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)研究阻容隔直裝置，串聯(lián)接入主變中性點(diǎn)，從而提高系統(tǒng)的安全運(yùn)行系數(shù)。

關(guān)鍵詞 直流輸電;阻容隔直裝置;直流分量;中性點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM761 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0081-01

隨著我國(guó)電網(wǎng)的建設(shè)，越來(lái)越多的直流輸電線路投入運(yùn)行。在中國(guó)南方電網(wǎng)中珠三角負(fù)荷集中，電力需求量大，但是供電能力不足，大多采用“西電東送”，通過(guò)多回超高壓直流輸電，來(lái)緩解廣東地區(qū)的供電問(wèn)題。因此在廣東電網(wǎng)中存在著典型的“強(qiáng)直弱交”特性，交直流相互影響問(wèn)題非常突出。2014年“兩渡”直流投產(chǎn)后，南方電網(wǎng)將有八回直流集中饋入珠三角地區(qū)，直流新增送電容量11400MW，受端總量達(dá)到25510MW，西電東送直流容量占比陡增至72%。大量的超高壓直流輸電工程大量投入使用，對(duì)設(shè)備及電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)了一系列的影響。其中較為突出的問(wèn)題，就是主變中性點(diǎn)直流分量的增大帶來(lái)的一系列影響。

1 北郊變電站的現(xiàn)狀

500 kV北郊變電站是廣州地區(qū)北部電網(wǎng)的樞紐變電站，肩負(fù)著為廣州城區(qū)的重要供電任務(wù)，是西電東送“天廣直流”的配套輸電工程。北郊變電站與廣州換流站在地理位置上相距只有幾百米。北郊站的主變采用中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地的運(yùn)行方式，而直流輸電單極——大地運(yùn)行方式，對(duì)北郊變電站的三臺(tái)變壓器的運(yùn)行也帶來(lái)了巨大的影響。

由于交直流混聯(lián)系統(tǒng)中，當(dāng)直流換流站的運(yùn)行方式為“單極——大地”方式的時(shí)候，會(huì)有較大的直流分量通過(guò)大地流經(jīng)交流系統(tǒng)的變壓器中變中性點(diǎn)（中性點(diǎn)接地運(yùn)行），從而對(duì)主變產(chǎn)生較大的影響。疊加的直流電流分量會(huì)造成磁偏，使變壓器產(chǎn)生諧波、振動(dòng)、噪聲，嚴(yán)重影響了變壓器及交流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

在天廣直流進(jìn)行“單極——大地”運(yùn)行方式試運(yùn)行期間，通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn)北郊變電站的主變勵(lì)磁噪音明顯增大，而與北郊站有220 kV出線連接的220 kV嘉禾站、郭塘站、茶山站，其中性點(diǎn)接地運(yùn)行的主變壓器，會(huì)發(fā)現(xiàn)了同樣的噪音增大的問(wèn)題。而且只要天廣直流進(jìn)行“單極——大地”運(yùn)行方式，都會(huì)出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。

2 阻容隔直裝置的工作原理

阻容隔直裝置接于變壓器中性點(diǎn)與地之間，其裝置內(nèi)部的旁路開(kāi)關(guān)處于合位，此時(shí)變壓器處于“直接接地狀態(tài)”，即隔直裝置未投入運(yùn)行。當(dāng)隔直裝置檢測(cè)到流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)電流的直流分量值增大，超過(guò)額定電流時(shí)，旁路開(kāi)關(guān)可自動(dòng)斷開(kāi)，使電容器和電阻器投入，通過(guò)裝置將直流分量進(jìn)行濾去，裝置此時(shí)稱(chēng)為“隔直工作狀態(tài)”，能夠有效的抑制直流電流。當(dāng)裝置工作在“隔直工作狀態(tài)”時(shí)，阻容隔直檢測(cè)到流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)電流的交流分量超過(guò)限值（一般設(shè)定為大于300A）時(shí)，程序判斷為電網(wǎng)發(fā)生短路故障，裝置立即轉(zhuǎn)為“直接接地狀態(tài)”，使變壓器中性點(diǎn)直接接地。阻容隔直裝置的原理如圖1所示。

圖1 隔直裝置的結(jié)構(gòu)組成圖

3 阻容隔直裝置的運(yùn)行方式

阻容隔直裝置按控制地點(diǎn)有“就地”和“遠(yuǎn)方”兩種控制模式。按照控制方式來(lái)說(shuō)，又可以分為“手動(dòng)”和“自動(dòng)”兩種控制方式。其工作模式可以見(jiàn)圖2所示。

圖2 阻容隔直裝置控制模式圖

“就地、自動(dòng)”和“遠(yuǎn)方、自動(dòng)”模式，都是由裝置的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的?！熬偷亍⑹謩?dòng)”模式是在裝置的戶(hù)外控制箱上的操作面板上，通過(guò)把手的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)的?！斑h(yuǎn)方、手動(dòng)”則是在變電站的主控室內(nèi)，通過(guò)后臺(tái)的控制界面，來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程人工操作的。

4 工作狀態(tài)

阻容隔直裝置在投入運(yùn)行后，通過(guò)刀閘接入中性點(diǎn)串聯(lián)電抗器的下端，與中性點(diǎn)接地刀閘并聯(lián)，這樣就可以保證正常的運(yùn)行以及當(dāng)阻容隔直裝置需要檢修時(shí)，系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地問(wèn)題。其工作模式有以下兩種：

1）直接接地狀態(tài)：此狀態(tài)下，裝置內(nèi)的旁路開(kāi)關(guān)閉合，將裝置旁路掉，使主變中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行。此種狀態(tài)為阻容隔直裝置的默認(rèn)工作模式。當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行正常時(shí)，主變中性點(diǎn)應(yīng)該直接接地，保證高壓交流系統(tǒng)的二次保護(hù)裝置可以正確動(dòng)作。

2）隔直工作狀態(tài)：此種狀態(tài)下，裝置的旁路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，裝置內(nèi)的電容器和電阻器投入工作，可以抑制流入變壓器中性點(diǎn)的直流電流大小，減少直流電流對(duì)主變的影響。

當(dāng)裝置檢測(cè)到流經(jīng)主變主變中性點(diǎn)的直流電流大小超過(guò)了設(shè)定限值（大小值設(shè)定為5A）時(shí)，裝置由：直接接地狀態(tài)：變化為“隔直工作”狀態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文的分析及應(yīng)用結(jié)果，表明在主變中性點(diǎn)加裝阻容隔直裝置，可以有效的濾去通過(guò)中性點(diǎn)的直流電流分量，有效的保護(hù)了變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，也為電網(wǎng)的穩(wěn)定提供了有力的保障，論證了阻容隔直裝置的有效性及可行性，為解決交直流混合系統(tǒng)中直流對(duì)于交流變壓器的影響，提供了重要的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉振亞.特高壓電網(wǎng)[M].中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社.

[2]楊安民.柔性交流輸電技術(shù)綜述[J].華東電力.

[3]張一工，肖湘寧.現(xiàn)代電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用[M].科學(xué)出版社.endprint

摘 要 在直流輸電過(guò)程中，會(huì)引起交流變壓器中性點(diǎn)的直流分量增加，從而對(duì)于主變及電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)一系列的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)研究阻容隔直裝置，串聯(lián)接入主變中性點(diǎn)，從而提高系統(tǒng)的安全運(yùn)行系數(shù)。

關(guān)鍵詞 直流輸電;阻容隔直裝置;直流分量;中性點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM761 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0081-01

隨著我國(guó)電網(wǎng)的建設(shè)，越來(lái)越多的直流輸電線路投入運(yùn)行。在中國(guó)南方電網(wǎng)中珠三角負(fù)荷集中，電力需求量大，但是供電能力不足，大多采用“西電東送”，通過(guò)多回超高壓直流輸電，來(lái)緩解廣東地區(qū)的供電問(wèn)題。因此在廣東電網(wǎng)中存在著典型的“強(qiáng)直弱交”特性，交直流相互影響問(wèn)題非常突出。2014年“兩渡”直流投產(chǎn)后，南方電網(wǎng)將有八回直流集中饋入珠三角地區(qū)，直流新增送電容量11400MW，受端總量達(dá)到25510MW，西電東送直流容量占比陡增至72%。大量的超高壓直流輸電工程大量投入使用，對(duì)設(shè)備及電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)了一系列的影響。其中較為突出的問(wèn)題，就是主變中性點(diǎn)直流分量的增大帶來(lái)的一系列影響。

1 北郊變電站的現(xiàn)狀

500 kV北郊變電站是廣州地區(qū)北部電網(wǎng)的樞紐變電站，肩負(fù)著為廣州城區(qū)的重要供電任務(wù)，是西電東送“天廣直流”的配套輸電工程。北郊變電站與廣州換流站在地理位置上相距只有幾百米。北郊站的主變采用中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地的運(yùn)行方式，而直流輸電單極——大地運(yùn)行方式，對(duì)北郊變電站的三臺(tái)變壓器的運(yùn)行也帶來(lái)了巨大的影響。

由于交直流混聯(lián)系統(tǒng)中，當(dāng)直流換流站的運(yùn)行方式為“單極——大地”方式的時(shí)候，會(huì)有較大的直流分量通過(guò)大地流經(jīng)交流系統(tǒng)的變壓器中變中性點(diǎn)（中性點(diǎn)接地運(yùn)行），從而對(duì)主變產(chǎn)生較大的影響。疊加的直流電流分量會(huì)造成磁偏，使變壓器產(chǎn)生諧波、振動(dòng)、噪聲，嚴(yán)重影響了變壓器及交流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

在天廣直流進(jìn)行“單極——大地”運(yùn)行方式試運(yùn)行期間，通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn)北郊變電站的主變勵(lì)磁噪音明顯增大，而與北郊站有220 kV出線連接的220 kV嘉禾站、郭塘站、茶山站，其中性點(diǎn)接地運(yùn)行的主變壓器，會(huì)發(fā)現(xiàn)了同樣的噪音增大的問(wèn)題。而且只要天廣直流進(jìn)行“單極——大地”運(yùn)行方式，都會(huì)出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。

2 阻容隔直裝置的工作原理

阻容隔直裝置接于變壓器中性點(diǎn)與地之間，其裝置內(nèi)部的旁路開(kāi)關(guān)處于合位，此時(shí)變壓器處于“直接接地狀態(tài)”，即隔直裝置未投入運(yùn)行。當(dāng)隔直裝置檢測(cè)到流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)電流的直流分量值增大，超過(guò)額定電流時(shí)，旁路開(kāi)關(guān)可自動(dòng)斷開(kāi)，使電容器和電阻器投入，通過(guò)裝置將直流分量進(jìn)行濾去，裝置此時(shí)稱(chēng)為“隔直工作狀態(tài)”，能夠有效的抑制直流電流。當(dāng)裝置工作在“隔直工作狀態(tài)”時(shí)，阻容隔直檢測(cè)到流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)電流的交流分量超過(guò)限值（一般設(shè)定為大于300A）時(shí)，程序判斷為電網(wǎng)發(fā)生短路故障，裝置立即轉(zhuǎn)為“直接接地狀態(tài)”，使變壓器中性點(diǎn)直接接地。阻容隔直裝置的原理如圖1所示。

圖1 隔直裝置的結(jié)構(gòu)組成圖

3 阻容隔直裝置的運(yùn)行方式

阻容隔直裝置按控制地點(diǎn)有“就地”和“遠(yuǎn)方”兩種控制模式。按照控制方式來(lái)說(shuō)，又可以分為“手動(dòng)”和“自動(dòng)”兩種控制方式。其工作模式可以見(jiàn)圖2所示。

圖2 阻容隔直裝置控制模式圖

“就地、自動(dòng)”和“遠(yuǎn)方、自動(dòng)”模式，都是由裝置的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的?！熬偷?、手動(dòng)”模式是在裝置的戶(hù)外控制箱上的操作面板上，通過(guò)把手的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)的?！斑h(yuǎn)方、手動(dòng)”則是在變電站的主控室內(nèi)，通過(guò)后臺(tái)的控制界面，來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程人工操作的。

4 工作狀態(tài)

阻容隔直裝置在投入運(yùn)行后，通過(guò)刀閘接入中性點(diǎn)串聯(lián)電抗器的下端，與中性點(diǎn)接地刀閘并聯(lián)，這樣就可以保證正常的運(yùn)行以及當(dāng)阻容隔直裝置需要檢修時(shí)，系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地問(wèn)題。其工作模式有以下兩種：

1）直接接地狀態(tài)：此狀態(tài)下，裝置內(nèi)的旁路開(kāi)關(guān)閉合，將裝置旁路掉，使主變中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行。此種狀態(tài)為阻容隔直裝置的默認(rèn)工作模式。當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行正常時(shí)，主變中性點(diǎn)應(yīng)該直接接地，保證高壓交流系統(tǒng)的二次保護(hù)裝置可以正確動(dòng)作。

2）隔直工作狀態(tài)：此種狀態(tài)下，裝置的旁路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，裝置內(nèi)的電容器和電阻器投入工作，可以抑制流入變壓器中性點(diǎn)的直流電流大小，減少直流電流對(duì)主變的影響。

當(dāng)裝置檢測(cè)到流經(jīng)主變主變中性點(diǎn)的直流電流大小超過(guò)了設(shè)定限值（大小值設(shè)定為5A）時(shí)，裝置由：直接接地狀態(tài)：變化為“隔直工作”狀態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文的分析及應(yīng)用結(jié)果，表明在主變中性點(diǎn)加裝阻容隔直裝置，可以有效的濾去通過(guò)中性點(diǎn)的直流電流分量，有效的保護(hù)了變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，也為電網(wǎng)的穩(wěn)定提供了有力的保障，論證了阻容隔直裝置的有效性及可行性，為解決交直流混合系統(tǒng)中直流對(duì)于交流變壓器的影響，提供了重要的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉振亞.特高壓電網(wǎng)[M].中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社.

[2]楊安民.柔性交流輸電技術(shù)綜述[J].華東電力.

[3]張一工，肖湘寧.現(xiàn)代電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用[M].科學(xué)出版社.endprint

摘 要 在直流輸電過(guò)程中，會(huì)引起交流變壓器中性點(diǎn)的直流分量增加，從而對(duì)于主變及電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)一系列的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)研究阻容隔直裝置，串聯(lián)接入主變中性點(diǎn)，從而提高系統(tǒng)的安全運(yùn)行系數(shù)。

關(guān)鍵詞 直流輸電;阻容隔直裝置;直流分量;中性點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM761 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0081-01

隨著我國(guó)電網(wǎng)的建設(shè)，越來(lái)越多的直流輸電線路投入運(yùn)行。在中國(guó)南方電網(wǎng)中珠三角負(fù)荷集中，電力需求量大，但是供電能力不足，大多采用“西電東送”，通過(guò)多回超高壓直流輸電，來(lái)緩解廣東地區(qū)的供電問(wèn)題。因此在廣東電網(wǎng)中存在著典型的“強(qiáng)直弱交”特性，交直流相互影響問(wèn)題非常突出。2014年“兩渡”直流投產(chǎn)后，南方電網(wǎng)將有八回直流集中饋入珠三角地區(qū)，直流新增送電容量11400MW，受端總量達(dá)到25510MW，西電東送直流容量占比陡增至72%。大量的超高壓直流輸電工程大量投入使用，對(duì)設(shè)備及電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)了一系列的影響。其中較為突出的問(wèn)題，就是主變中性點(diǎn)直流分量的增大帶來(lái)的一系列影響。

1 北郊變電站的現(xiàn)狀

500 kV北郊變電站是廣州地區(qū)北部電網(wǎng)的樞紐變電站，肩負(fù)著為廣州城區(qū)的重要供電任務(wù)，是西電東送“天廣直流”的配套輸電工程。北郊變電站與廣州換流站在地理位置上相距只有幾百米。北郊站的主變采用中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地的運(yùn)行方式，而直流輸電單極——大地運(yùn)行方式，對(duì)北郊變電站的三臺(tái)變壓器的運(yùn)行也帶來(lái)了巨大的影響。

由于交直流混聯(lián)系統(tǒng)中，當(dāng)直流換流站的運(yùn)行方式為“單極——大地”方式的時(shí)候，會(huì)有較大的直流分量通過(guò)大地流經(jīng)交流系統(tǒng)的變壓器中變中性點(diǎn)（中性點(diǎn)接地運(yùn)行），從而對(duì)主變產(chǎn)生較大的影響。疊加的直流電流分量會(huì)造成磁偏，使變壓器產(chǎn)生諧波、振動(dòng)、噪聲，嚴(yán)重影響了變壓器及交流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

在天廣直流進(jìn)行“單極——大地”運(yùn)行方式試運(yùn)行期間，通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn)北郊變電站的主變勵(lì)磁噪音明顯增大，而與北郊站有220 kV出線連接的220 kV嘉禾站、郭塘站、茶山站，其中性點(diǎn)接地運(yùn)行的主變壓器，會(huì)發(fā)現(xiàn)了同樣的噪音增大的問(wèn)題。而且只要天廣直流進(jìn)行“單極——大地”運(yùn)行方式，都會(huì)出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。

2 阻容隔直裝置的工作原理

阻容隔直裝置接于變壓器中性點(diǎn)與地之間，其裝置內(nèi)部的旁路開(kāi)關(guān)處于合位，此時(shí)變壓器處于“直接接地狀態(tài)”，即隔直裝置未投入運(yùn)行。當(dāng)隔直裝置檢測(cè)到流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)電流的直流分量值增大，超過(guò)額定電流時(shí)，旁路開(kāi)關(guān)可自動(dòng)斷開(kāi)，使電容器和電阻器投入，通過(guò)裝置將直流分量進(jìn)行濾去，裝置此時(shí)稱(chēng)為“隔直工作狀態(tài)”，能夠有效的抑制直流電流。當(dāng)裝置工作在“隔直工作狀態(tài)”時(shí)，阻容隔直檢測(cè)到流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)電流的交流分量超過(guò)限值（一般設(shè)定為大于300A）時(shí)，程序判斷為電網(wǎng)發(fā)生短路故障，裝置立即轉(zhuǎn)為“直接接地狀態(tài)”，使變壓器中性點(diǎn)直接接地。阻容隔直裝置的原理如圖1所示。

圖1 隔直裝置的結(jié)構(gòu)組成圖

3 阻容隔直裝置的運(yùn)行方式

阻容隔直裝置按控制地點(diǎn)有“就地”和“遠(yuǎn)方”兩種控制模式。按照控制方式來(lái)說(shuō)，又可以分為“手動(dòng)”和“自動(dòng)”兩種控制方式。其工作模式可以見(jiàn)圖2所示。

圖2 阻容隔直裝置控制模式圖

“就地、自動(dòng)”和“遠(yuǎn)方、自動(dòng)”模式，都是由裝置的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的?！熬偷?、手動(dòng)”模式是在裝置的戶(hù)外控制箱上的操作面板上，通過(guò)把手的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)的。“遠(yuǎn)方、手動(dòng)”則是在變電站的主控室內(nèi)，通過(guò)后臺(tái)的控制界面，來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程人工操作的。

4 工作狀態(tài)

阻容隔直裝置在投入運(yùn)行后，通過(guò)刀閘接入中性點(diǎn)串聯(lián)電抗器的下端，與中性點(diǎn)接地刀閘并聯(lián)，這樣就可以保證正常的運(yùn)行以及當(dāng)阻容隔直裝置需要檢修時(shí)，系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地問(wèn)題。其工作模式有以下兩種：

1）直接接地狀態(tài)：此狀態(tài)下，裝置內(nèi)的旁路開(kāi)關(guān)閉合，將裝置旁路掉，使主變中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行。此種狀態(tài)為阻容隔直裝置的默認(rèn)工作模式。當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行正常時(shí)，主變中性點(diǎn)應(yīng)該直接接地，保證高壓交流系統(tǒng)的二次保護(hù)裝置可以正確動(dòng)作。

2）隔直工作狀態(tài)：此種狀態(tài)下，裝置的旁路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，裝置內(nèi)的電容器和電阻器投入工作，可以抑制流入變壓器中性點(diǎn)的直流電流大小，減少直流電流對(duì)主變的影響。

當(dāng)裝置檢測(cè)到流經(jīng)主變主變中性點(diǎn)的直流電流大小超過(guò)了設(shè)定限值（大小值設(shè)定為5A）時(shí)，裝置由：直接接地狀態(tài)：變化為“隔直工作”狀態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文的分析及應(yīng)用結(jié)果，表明在主變中性點(diǎn)加裝阻容隔直裝置，可以有效的濾去通過(guò)中性點(diǎn)的直流電流分量，有效的保護(hù)了變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，也為電網(wǎng)的穩(wěn)定提供了有力的保障，論證了阻容隔直裝置的有效性及可行性，為解決交直流混合系統(tǒng)中直流對(duì)于交流變壓器的影響，提供了重要的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉振亞.特高壓電網(wǎng)[M].中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社.

[2]楊安民.柔性交流輸電技術(shù)綜述[J].華東電力.

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