直流偏磁基础必备

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1、直流偏磁基础必备直流偏磁之我见王方

2、<1111170923电气11081背景高压直流(IIVDC)输电系统在我国止得到越來越广泛的应川。为了实现远距离或超远距离大容量送电，将冇更多高压甚至特高压直流工程建成并投入运行。实践证明，直流输电在一定条件下，是具有很大的经济效益。交直流混合运行的电网结构使得交直流系统Z间的相互影响越加明显，对南方电网而言尤为突出⑴。而在HVDC运行过程中发现，双极两端中性点接地直流换流站接线方式广泛运用到远距离的高压直流输电领域中。虽然止常运行时两极电流相等，地回路中的电流为零，但

3、是只要是运行过程中两极的电流不相等(采用单极运行、双就极电压对称电流不对称或者双极电流电压均不对称方式运行)，接地极都会有电流流过，在直流输电线路和大地间形成冋路，造成直流偏现象。［2］在我国，110kV及以上电压等级系统中性点采取直接接地。如果出于不同地点的变电站的中性点点位被不同程度的抬高，则玄流电流将通过大地和交流线路，由于一•个变电站(变压器屮性点)流入，在另一个变电站(变压器中性点)流出，继而产生直流偏磁。在电网中，很多变压器都受到了宜流偏磁电流的影响，受到影响的变压器有的是在换流器直流接地极附近

4、，有的却是远离直流接地极［3］。事件初期，曾经怀疑主要足换流站的谐波电流所致，之后逐渐将注意点集中到中性点接地变压器的直流偏磁上，为了验证这些变压器正是受到了玄流偏磁的影响，丁程上也采取不少的方法。肓流偏磁问题在20世纪80年代后期开始引起国内外研究者的重视并陆续开展了相关研究。冇关的抑制措施也曾冇工程应用。然而,截至H前，工程应用中仍未有简单、实用、对靠的解决方案，也没有长期町靠的运行经验做支撑。木文将主要介绍一下玄流偏磁产生的原因、现象、危害及抑制措施等。2直流偏磁产生的原因2.1直流偏磁的产生机理［4

5、］变压器的铁心是由0.3至0.35niin的硅钢片叠成，因硅钢片的磁化曲线成非线性，使铁心磁通e与通入磁化线圈的电流i成非线性，即e二f(i)成非线性关系，如下图2.1(b)所示，在设计变压器时，为了充分利用铁磁材料，使变压器额定运行时主磁通e运行于如图2.1(b)中的线性区端点A点。这样，当变压器正常运行情况下再给磁化线圈通入直流电流时，即励磁电流i的曲线相对于坐标轴整体向上或者向下平移一个值，直流磁通4)o和交流磁通e相輕加，就形成了偏磁时的总磁通与直流偏磁方向一致的半个周波的磁通密度大大增加，而另外半

6、个周波的磁通密度反而减小。与Z对应的励磁电流波形也会发生变化，呈现止负半波不对称，如图2-1(c)所示图1直流电流对变压器励磁电流的影响一般来说产生的直流偏磁电流主要有两种来源：一是太阳活动产生的地磁感应电流(GIC),二是高压直流输电系统(HVDC)的单极-人地运行。2.2太阳活动产生的地磁感应电流太阳活动，尤其是耀斑爆发抛射出的髙温等离了体以每秒数百公里的速度袭向地球，在地球磁层的阻扌当下，有小部分离子体流进入近地空间，由此导致的地磁场短时间内的急剧变化会生成地面感应电动势（ESP）,ESP在输电线、中

7、性点接地变压器和大地冋路中产生地磁感应电流（GIC）o由于GIC的频率很低（0.001Hz〜0.1Hz）,与工频相比可视为准直流，较大的GIC电流可导致变压器直流偏磁现象。图2太阳活动Z日冕（左）及耀斑（右）2.3直流系统单极-大地运行方式当交、玄流系统在同一个区域同时运行的时候，尤其是在IIVDC系统单极一人地冋路方式运行时，由于土壤电阻分布径向不均，如果接地极附近有变压器中性点接地的变电所，地下金属管道或铠装电缆等金属设丿施，由于这些设可能给地电流提供了比大地土壤更良好的导电通道，因此，一部分电流将沿着

8、并通过这些设施流向远方，这样就造成很难通过计算确定的各个变电所中性点电位的抬高。［4］这必然导致各个接地点之间存在一定的电位差。这样的电位差将使得从变压器-次侧的中性点向变压器注入一•定的直流电流。侵入交流系统的直流电流的大小除了与直流换流站与交流变电站之间的距离、交流系统的结构和参数有关外，还与电流流经的土壤电阻率密切相关，电阻率越高的地方更容易产生髙的电位差，对应的入侵直流电流也就越大。图3由直流输电引起的交流电力系统直流偏磁现象3肓流偏磁的现象及危害2.1玄流偏磁的现象玄流偏磁下，肓流磁通和交流励磁磁

9、通相廉加，形成总磁通密度。与玄流偏磁方向一致的半个周波总磁通密度的数值大大增加，另外半个周波则反而减小，对应的励磁电流波形呈现正负半波极不对称的形状，这也就是我们所说的尖顶波。的Dr：C50flU.Cf!}.)!4I«0.IXDJ6KHI25