500kV直流系统单极运行地电流对中性点接地变压器的影响及处理措施

天广直流是西电东送的主要通道，天广直流米用*500kV直流线路，同时在两侧整流站和逆变站附近建设直流接地极，直流系统单极-大地运行方式运行时，以大地为回路，作为直流工作电流的返回通道。流过接地极的长期额定电流为1800A，天广直流投运初期先投运单极，以单极-大地为主要运行方式。在双极投运后，由于检修或故障等原因，直流系统仍有可能采取以大地作为回流通道的单极-大地运行方式。由于单极运行流人大地的电流很大（以天广直流为例，直流接地极长期额定电流为1800A，2h过载电流为1980A，3s过载电流为2700A），强大的直流电流持续地通过直流接地极注人大地，会导致接地极周围地中存在电流场，引起地电位升高、地面出现跨步电压、及可能对接地极址附近的地下金属构件及电力设施不良影响等问题，对llOkV以上中性点接地的交流变压器，将有直流在变压器与输电线路上流动，引起变压器偏磁而导致磁饱和，使得变压器正常运行受到影响。在天广直流投运初期的只要是单极-大地运行方式期间，附近运行中的500kV、220kV中性点接地的变压器的励磁噪声明显增大。

为保护接地极附近变压器正常运行，对附近新变电站选址提供技术支持，有必要对直流单极-大地运行方式下地电力对中性点接地变压器运行的影响作出研究。

单极-大地运行方式下，地电流造成流过变压器中性点的直流计算持续的直流地电流引起地电流场，使得接地极附近变电站所处位置地电位升高，地电位的升高值与单极接地时流人大地的直流电流值、接地极至变电站距离、变电站的接地电阻及深层土壤电阻率等有关。由于各变电站站址情况不同，造成了各变电站地电位升高的值的不同，如，若两个中性点接地变压器的电位不同，设变电站1的电位升为E，变电站2的电位升为E2、连接两台变压器的输电线路相电阻为Ru两台变压器的每相绕组线圈电阻SRT，则通过两个变电站之间的输电线路，有直流Iu在变压器和输电线路上流动。

由可知，地电位引起的流人中性点接地变压器绕组的直流I，可由下式计算：，=E，通过计算出各中性点接地变压器的电位升及附近电网线路、变压器的直流参数、可计算出接地极地电流造成的流人中性点接地变压器的直流电流值，为变压器安全运行提供依据。2给出了当时计算的流人广东侧直流接地极附近中性点接地变压器直流电流值。

流入中性点接地变压器的直流对变压器运行的影响由地电流电位差引起的直流从变压器中性点流经变压器绕组，将在变压器上产生直流偏磁，在变压器的主磁通上叠加上了一直流分量。我们知道变压器的导磁材料励磁特性曲线是非线性关系，正常运行的变压器额定工作磁密度在变压器励磁特性曲线的拐点以下（如实线所示）。

由于直流偏磁的影响，将使变压器工作磁密可能大幅提高，甚至超过拐点，造成铁心相当程度饱和。由于铁心饱和关系，使励磁电流急剧增大，正半波出现尖峰，造成变压器过励磁，从而导致空载损耗增加，铁心温升升高，变压器的噪声水平增加，空载电流中的高次谐波分量增加，漏磁场增强，使靠近铁心的绕组导线、油箱壁和其它金属构件产生涡流损耗，发热，引起高温，严重时要造成局部变形和损伤周围的绝缘介质。

我国《变压器直流接地极技术导则》中规定，通过变压器绕组中的直流应不大于变压器额定电流的7，*对于不同磁路系统直流分量的影响不同对于磁路彼此无关的磁路系统，如所示，不管是心式还是壳式变压器，直流磁通都能通过铁心形成单独的磁回路。铁心回路磁阻较小，因此，直流励磁分量对铁心饱和影响较大，对于磁路彼此相关的磁路系统中的三相壳式变压器，如-1所示，流人绕组的直流分M，其直流磁通能通过铁心形成磁阻较小磁回路，因此，直流励磁分童对铁心饱和影响较大。而对于心式变压器，如果是二相心式变压器，如-2所不，每相直流磁通尤法借另外两相的磁路闭合，只能惜油、油箱壁等形成回路，由于这些磁路的磁阻很大，故直流励磁对铁心饱和的影响较小；而三相三柱旁轭式铁心结构变压器，如-3所示，每相直流磁通可以借旁轭形成磁阻较小的闭合回路，故直流励磁分景对铁心饱和影响也较大高压供电网络中的变压器，500kV系统变压器因运输等因素限制，多采用磁路系统波此无关的变压器组或磁路系统彼此相关的三相三柱旁轭式变压器，220kV系统变压器多采用磁路系统彼此相关的三相三柱旁轭式变压器，因此，在直流接地极附近的中性点接地变压器，较易受直流偏磁的影响。

对直流地电流影响的措施直流地电流对中性点接地的变压器运行有可能造成严重的危害，为确保设备安全和电网安全运行，有必要采取一些措施以消除和减少这种影响和危害：1如中提到的对接地极址适当的选址及接地极设计成适当的形状选择等前期研究工作，通过这些主动措施尽量降低或减少直流地电流对附近的变电站的影响2对于运行中的变电站，应注意监测地电流引起的流过中性点的直流的变化，根据运行中的各变压器的励磁特性曲线进行计算：3对接地极附近受轻微影响的运行中的变压器，对变压器保护在防止过励磁方面应作些考虑。在500kV高电压等级变压器中，从经济的角度考虑，厂家对变压器额定工作磁密离励磁特性曲线的拐点较近，额定正常工作磁密在1.7-1.8T左右，而拐点在1.92.0T左右，因此受直流地电流的影响，变压器易发生过励磁，但500kV变压器保护典型配置中，一般在后备保护中配置过励磁保护，保护为反时限特性，过励磁保护低定值报警，高定值延时跳变压器各侧断路器，因此，当直流系统单极运行，地电流对变压器引起轻微过励磁时，但因配置了过励磁保护，可以保证变压器保护不误动和免受过励磁电压的危害：需强调的是在直流接地极附近的变压器在整定计算时须考虑直流系统单极-大地运行时直流励磁的影响。而对于220kV及以下等级的变压器，因额定工作磁密离励磁特性曲线的拐点较远，故变压器保护典型配置一般不配置过励磁保护。

在直流接地极附近的220kV中性点接地的变压器，在直流系统单极-大地运行方式下，由于流过绕组直流的影响，工作区域被抬高了，工作磁密更接近特性曲线拐点，发生过励磁的机会更高了，因此在保护配置上可考虑增加配置过励磁保护，以避免地电流引起的过励磁的影响。

4.4从保护运行中的变压器的角度，较彻底的保护措施是中提到的在变压器中性点加装电阻以限制直流电流的方法或加装电容以隔绝直流的浸扰的方法。但需要注意的是，电容值的选择应与变压器工作参数相匹配，避免选择在谐振区域。而电阻的选择，则要用允许大跨步电压、接触电压来校验。由于中性点串接了电阻，影响了中性点运行方式，对过电压保护将有影响，串接的电阻要满足过电压保护的要求：另外，两种串接方式，对变压器保护配置没有什么影响，但改变了系统零序阻抗值，因此，在系统保护整基于IP组播与MPEG-4的数字视频监控系统在电力系统中的应用广东中钰通信科技有限公司王先来特点和优势，并给出f应用于电力系统安全生产监控的一个实例。实际应用表明，基于MPEG-4标准和IP组播技术的系统具有更高的压缩率、更高的网络带宽利用率等特点。

当前，随着电力体制改革的深人发展，厂网分离，电厂与电网企业为了提高经济效益，提高劳动生产率，都准备在变电站实现无人值守；同时，各级变电站都积极建设通讯网络，这使得基于网络的远程监控成为可能。在电力调度通讯中心可以建立监控中心，能够对各变电站有关数据、参童、图像进行监控和监视，以便能够实时、直接地了解和掌握各变电站的情况，并及时对发生的情况作出反应。

（上接27页）定计算时，要考虑零序网络中阻抗值的变化。

5.1由于直流接地极的设置影响周围变电站的运行，在负荷密集区域，新建变电站将不得不距直流接地极址较近，如佛山地区拟建的220kV上塘变电站，距天广直流广东侧莘田接地极很近，直线距离只有十二千米。因此，地电流对中性点接地变压器的影响研究得透彻，将有利于现有供电网络安全运行和为新建工程选址、设计提供依据。

5.2从经济运行的角度和网络工作要求，500kV仍有可能采用直流单极-大地运行方式，因此，直流流经运行中的中性点接地变压器的可能性存在，流人的直流将使变压器磁化强度达到励磁特性曲线拐点以上时，变压器将会过励磁，导致铁心饱和，工作噪声增大，严重时，导致铁件、连接件过热，过电压，破坏变压器绝缘。

5.3由于变压器磁路系统的不同，直流励磁分量对不同磁路系统的影响程度不同，超高压供电网络的变压器较易受直流偏磁的影响。

5.4通过计算和测M流人变压器的直流，结合变压器的特性曲线，确定变压器受影响程度，确定是否采取措施。

5.5对消减措施要从系统的角度考虑，充分考虑采取措施后对运行其他方面的影响。