主變直流偏磁抑制措施及應用實例

胡彬

（廣州電力設計院，廣東 廣州 510610）

主變直流偏磁抑制措施及應用實例

胡彬

（廣州電力設計院，廣東 廣州 510610）

隨著直流輸電在電力系統中應用范圍越來越廣，直流輸電引起的直流偏磁對主變壓器安全運行的影響必須引起相關單位的重視。因此，對直流偏磁進行了分析，結合工程給出了一種具體的實施方案。

直流偏磁；主變振動；阻容隔直；變壓器

隨著我國電力行業的迅速發展，大規模跨區域輸電成為未來電網發展的必然趨勢，直流輸電系統以其不受交流輸電穩定性問題制約、長距離同等容量投資省、占地少等諸多優點在電網中得到越來越廣泛的應用，大容量、長距離的直流輸電成為解決電力需求矛盾的重要方法之一。但在直流輸電單極大地回線方式或雙極不平衡方式運行時，直流電流通過主變壓器中性點串入交流系統，變壓器將產生了直流偏磁問題；由太陽耀斑活動引起的地磁暴也會造成同樣的問題。因此，直流偏磁成為了電力系統急需研究解決的問題。

1 直流偏磁對變壓器的影響

變壓器在直流偏磁情況下，直流磁通和交流勵磁磁通相疊加，總磁通密度會與直流偏磁同方向偏移，導致半個周期的磁通密度增加，另半個周期的磁通密度減小，所對應的勵磁電流波形呈現正負半個周期不對稱的形狀。不對稱的勵磁電流含有多次諧波，直流偏磁使變壓器成了交流系統中的諧波源。諧波流入系統的后果是系統電壓波形畸變、繼電保護誤動、合空載長線時產生持續過電壓、單相重合閘過程中潛供電流增加和斷路器恢復電壓增高。

直流偏磁還會引起變壓器磁路飽和，勵磁電流增大，增加變壓器鐵損，使系統無功補償裝置過載或系統電壓下降。變壓器偏磁還會引起硅鋼片的磁致伸縮，導致變壓器的噪聲和振動加大。

2 直流偏磁抑制的方法

目前，抑制流入變壓器中性點直流電流的方法主要有以下幾種：①電阻法。在變壓器中性點裝設電阻，限制直流電流的大小，此方法不能完全消除中性點電流，電阻值過大會對零序網絡參數和主變壓器的過電壓能力造成影響。②電容法。在變壓器中性點裝設電容，利用電容的通交流阻直流的特性，阻斷直流電流。但加裝電容后，改變了變壓器中性點直接接地的特性，對主變壓器的過電壓能力和繼電保護造成影響。在事故情況下，保護電容器需要配置自動電流旁路回路，使裝置變得復雜，成本上升，自動電流旁路回路動作還會使零序阻抗跳變。

3 反向注入法

該方法使用直流電流發生裝置，在變壓器中性點注入反向直流電流，以抵消直流偏磁，此法不改變變壓器中性點原有的接線方式，對繼電保護無影響，但需建造輔助接地極，輔助接地極的入地電流可能造成二次污染。

4 應用實例

以廣州220 kV從化站為例，該站為戶外常規設備站，現有2臺150 MVA主變，離±500 kV興安直流接地極的距離33.7 km，受興安直流系統的影響，該站主變出現噪聲增大、振動加劇等現象。為了確保主變壓器的安全運行，減少損耗，有必要采用直流偏磁抑制措施，經綜合比較，采用在該站主變壓器中性點回路上串接阻容隔直裝置方案，用于消除大地系統中直流電流分量對主變壓器的影響。阻容隔直裝置原理圖如圖1所示。

圖1 阻容隔直裝置原理圖

圖2 主變中性點電氣接線圖

機械開關為主要旁路形式，電阻旁路和晶閘管旁路輔助旁路方式。

主控制邏輯簡介：在沒有直流電流流經變壓器中性點時，機械開關閉合；當流經變壓器中性點的直流電流超過限值時，機械開關開斷，電容器起到阻隔直流電流的作用；機械開關開斷時，當電容器兩端直流電壓低于限值時，認為直流電流消失，機械開關閉合；機械開關開斷時，一旦變壓器中性點交流電流超過限值，機械開關閉合。主變中性點串接阻容隔直裝置電氣接線圖如圖2所示。

一次連接：接于變壓器中性點與地網之間，通過新設地刀與變壓器中性點相接。

二次信號通過二次電纜上傳：1個模擬量，5個開關量。線纜連接示意圖如圖3所示。

圖3 線纜連接示意圖

裝置投入的操作：①原地刀在合上位置，新設地刀在斷開位置；②裝置的二次工作電源投入，就地和遠方監控系統運行，在手動控制模式下合上裝置的機械開關后，設置裝置的控制模式為“遠方自動”；③合上新設地刀；④打開原地刀。

裝置退出運行的操作：①新設地刀在合上位置，原地刀在斷開位置；②裝置轉為手動控制模式，使機械開關閉合；③合上原地刀；④打開新設地刀。220 kV從化站隔直裝置投運后，動作可靠、實際運行情況良好。

5 結束語

本文介紹了直流偏磁方法抑制的方法，并舉出了實例，在有直流接地極的地區，變電站的設計階段需充分考慮直流偏磁對變壓器的影響，在主變中性點裝設直流測量CT，預留直流偏磁抑制裝置場地。當檢測到主變有直流偏磁現象時，需采取抑制措施，確保變壓器的安全運行。

［1］杜峰，張英.直流偏磁對變壓器的影響及抑制措施［J］.變壓器，2008（07）.

［2］梅桂華，徐柏榆，王曉毛，等.直流輸電對交流系統變壓器的影響［J］.廣東電力，2006，19（01）.

［3］周俊宇.南方電網變壓器中性點直流電流的研究［J］.電工技術，2009（16）.

TM411.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.141

2095－6835（2017）21－0141－02

胡彬（1977—），男，湖南婁底人，工學碩士，電氣工程師，主要從事電氣設計研究工作。

〔編輯：張思楠〕