直流输电系统运行方式变压器直流偏磁研究.pdf

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1、科技论坛·3·直流输电系统运行方式变压器直流偏磁研究郭丰慧1郭恩波2（1、东北农业大学，黑龙江哈尔滨1500002、哈供电公司，黑龙江哈尔滨150000）摘要：高压直流输电单极运行时会导致变压器发生直流偏磁，直流偏磁引发的一系列电磁效应严重影响变压器运行的稳定性和可靠性，从而威胁电网的安全运行。因此，变压器直流偏磁抑制措施的相关研究日益受到重视。本文首先对直流偏磁的机理进行了阐述，介绍了反向电流补偿、变压器中性点串电阻、中性点串电容直流偏磁常用治理方法，并分析了其优缺点。证明了采用自激补偿法以及外加直流电源补偿法抑制变压器直流偏磁的可行

2、性和有效性。关键词：单极运行；变压器；直流偏磁1课题的背景及研究意义变压器绕组中的直流电流产生的直流磁通与交流磁通相互叠加，共同作随着我国经济快速、稳定发展的同时，对电力的需求也是日益增长。用铁心，使得正负半周磁通明显不对称，变压器的工作点发生了偏移，并我国能源与负荷具有东西部分布不均衡的特点，为了解决这个问题，我国且由于变压器磁化曲线端部非线性的缘故，当励磁磁通工作在此非线性“西电东送、南北互供、全国联网”的战略计划已全面开展，高压直流输电区域时，励磁电流发生畸变。在我国越来越得到了广泛的应用。高压直流输电与交流输电相比具有线5直流偏

3、磁对不同结构变压器的影响路造价低、损耗小、运行可靠等优点，采用直流输电进行远距离输电可以由于铁心结构的不同，变压器有壳式和芯式两种类型。壳式结构的铁解决能源与负荷分布不均的问题，满足西电东送、大容量输电的需求。目心包围绕组，由于壳式变的机械强度较高，因此在实际应用中，主要针对前，我国已经投运了葛洲坝-南桥、天生桥-广州、三峡-常州、三峡-低压、高电流或容量小的变压器。芯式结构的铁心是被绕组包围的，并且广州、贵州-广州5条±500KV直流输电线路，并且我国自主设计建设芯式变压器的绝缘性很好，装备较容易，因此大型的电力变压器常常采用的灵宝背

4、靠背直流项目也已顺利投入运行。然而在直流输电工程建设初芯式结构。芯式三相电力变压器又分为芯式三相变压器和三相变压器组。期和单极调试时，直流输电系统采用单极大地运行方式，易导致其周边交芯式三相变压器依据铁心结构的不同又分为三相三柱式和三相五柱式流系统的变压器出现直流偏磁现象。产生直流偏磁的另一个途径，太阳耀两种。芯式三相三柱式变压器的铁心柱均匀分布在同一平面内，每相的磁斑活动导致地磁暴时，太阳风和射线流袭击地球，使地磁场的水平和垂直路与另外两相磁路密切相关，并且与另外两相磁路共同组成自己的磁路。分量发生变化，在地球表面诱发电位梯度。这两种

5、情况引发直流偏磁的机当直流电流流入三相三柱式变压器时，直流电流产生的直流磁通没有自理基本相同，都是直流电流在两接地变压器间产生电位差，直流电流流过己独立的回路作为磁通回路，只能经变压器油及油箱壁构成回路，其磁阻变压器使励磁电流中出现了直流分量，导致变压器铁心过度饱和。变压器很大。的这种非正常工作状态会产生大量谐波，使铁心无功损耗增大。因此，研6直流偏磁对变压器的危害究变压器直流偏磁的抑制措施具有重要意义。当变压器绕组中没有直流分量时，励磁电流工作在铁心磁化曲线的2国内外对直流偏磁的研究动态线性区，此时变压器处于正常工作状态。直流偏磁对变

6、压器的影响主要有2.1国外研究动态如下几个方面：国外对直流偏磁的认识主要是从太阳风暴产生GIC造成变压器直6.1反向电流补偿法流偏磁现象的角度进行研究。a.反向电流法原理。反向电流补偿法的原理是在变压器的中性点装在抑制变压器中性点直流电流措施上，国外的一些国家在二十世纪设一个直流电压源，该直流电压源可根据所检测到的中性点直流电流值，七十年代就开始了相关研究。加拿大受1989年3月13日的魁北克电力自动调整其设置，实时对变压器中性点提供反向的直流电流。装置组件包系统事故的影响，采用了在变压器中性点加装电容装置来阻隔直流电流括距离变电所约3

7、00米外得独立补偿接地极、直流发生装置，限流电抗的措施。此外，芬兰对变压器中性点串接电阻措施进行了研究，并在一些器和变压器中性点直流监测装置。装置中与直流发生装置的输出端相连实际工程中应用了这种方法。接的限流电抗器的作用主要是防止交流电流进入到直流发生装置中，而2.2国内研究动态损坏设备。b.反向电流法的优缺点。反向电流补偿法对于流入变压器中性2002年末，三峡龙泉-江苏政平±500KV直流输电系统单极运行点直流电流的不同，可以动态调整注入相应的反向直流电流。该方法具有时，常州武南变电站两组500KV主变噪声明显增大。南京理工大学的蒯一

8、定的灵活性，抑制效果明显。狄正经过现场测试，根据江苏交流电网地中直流的分布情况，建立了相应6.2中性点串联电阻法的直流系统模型，分析了直流偏磁引起变压器励磁电流的变化情况以及a.中性点串联电阻法原理。直流输