直流单极-大地方式谐波特性及其对交流保护影响的分析

直流输电系统单极-大地运行方式对交流电网继电保护产生影响的根源在于直流偏磁导致电力变压器谐波以及电流互感器传变特性的变化,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序对直流偏磁下的变压器谐波特性以及保护用电流互感器传变特性进行了全面的仿真分析,得出相应的变化规律与特点,并以此为基础分析和评估了直流输电系统单极-大地运行方式对交流电网保护的影响.     

直流输电地中电流对电网设备影响的分析与处理

自2002年12月500 kV 直流输电开始单极对地的调试和运行以来，附近的500kV 交流变电所主变压器出现噪声大幅度上升(上升21dB )等问题。研究分析了直流输电的地中直流电流对交流电网设备影响，包括直流偏磁对变压器和电流互感器、电网谐波对继电保护装置及地中直流对变电所接地网腐蚀的影响，提出了变压器中性点注入反向直流电流限制变压器直流偏磁的措施。     

直流输电地中电流对电网设备影响的分析与处理

自2002年12月500 kV直流输电开始单极对地的调试和运行以来，附近的500 kV交流变电所主变压器出现噪声大幅度上升（上升21 dB）等问题。研究分析了直流输电的地中直流电流对交流电网设备影响，包括直流偏磁对变压器和电流互感器、电网谐波对继电保护装置及地中直流对变电所接地网腐蚀的影响，提出了变压器中性点注入反向直流电流限制变压器直流偏磁的措施。     

计及直流偏磁的电流互感器传变特性对差动保护的影响

由地磁感应电流(GIC)/高压直流输电单极大地回路运行方式引发的直流偏磁会对电磁式电流互感器(TA)的传变特性产生影响,计及直流偏磁影响的TA饱和与无偏磁时相比具有一定的特殊性,会对变压器差动保护产生影响。通过构建考虑直流偏磁的交流系统仿真模型,研究了TA起始饱和时间受直流偏磁的影响及其对变压器差动保护的影响。指出了直流偏磁是TA局部暂态饱和的诱因之一,并通过对直流偏磁条件下和应涌流的仿真研究,分析了TA局部暂态饱和对变压器差动保护的影响。研究结果表明,直流偏磁可能会加速TA饱和,防止区外故障TA饱和引起差动保护误动的时差法判据将受到考验;而直流偏磁诱发的TA局部暂态饱和则可能引起变压器差动保护的误动。     

直流偏磁对二次谐波制动判据的影响及对策

为防止直流偏磁对变压器差动保护的正确动作产生影响,提出了一种新的变压器差动保护算法来消除此影响.研究了高压直流输电单极-大地运行引发直流偏磁的机理,分析了直流偏磁对变压器工作状态和励磁电流的影响及直流偏磁引起差动保护二次谐波制动误闭锁的原理;针对有、无直流偏磁的情况,研究了变压器正常运行和发生区内故障时差动电流的电气特征,并进行了谐波分析,再以此为基础对传统差动保护进行了改进.仿真结果表明,改进后的保护算法消除了直流偏磁对二次谐波制动判据的影响.     

直流偏磁对电流互感器暂态传变特性的影响

高压直流输电和地磁感应电流引起的直流偏磁现象日趋严重,分析其对电流互感器暂态传变特性的影响十分必要。通过建立等效分析模型,针对直流偏磁及故障起始角对于电流互感器暂态传变特性,特别是对起始饱和时间的影响进行了详细的推导和分析。通过MATLAB程序对某实际电网中运行的电流互感器暂态传变特性参数进行计算,得出偏磁电流大小与起始饱和时间、二次电流的基波和2次谐波的定量关系。分析结论为了解电流互感器在偏磁条件下的工作状况以及继电保护装置的整定提供了参考。     

模拟多馈入直流引起变压器直流偏磁的等值电网仿真建模方法

上海地区有4回直流输电工程接入,逆变侧附近的变电站不断增多,变压器直流偏磁现象出现频繁。针对由多直流馈入而引起的交流变压器中性点直流电流增大的问题,建立了适用于这种情况的地区等值电网仿真模型。搭建了地上和地下2部分等值电网模型,地上部分为详细的4回直流输电系统模型以及上海地区交流网架的合理等值,地下部分为直流输电系统接地极电阻以及接地极到所研究交流变压器的地网电阻串并联拟合而成。利用三沪二回大负荷试验期间以及向上直流单极—大地方式运行期间实地测量的交流变中性点直流电流数据对该模型进行了校核,仿真结果证明本建模方法有效可行。最后基于此模型研究了多回直流处于不同运行方式对流入交流变直流电流的影响,为进一步研究多直流落点地区变压器中性点直流电流的抑制措施提供了参考。     

电容型隔直装置对电网设备及线路保护的影响分析

特高压直流输电单极运行时会造成换流站附近的变压器产生直流偏磁,对变压器的正常运行造成很大影响。结合四川溪洛渡—浙江金华±800 k V特高压直流输电工程,分析了溪浙特高压直流输电系统单极运行时产生的直流偏磁对浙江电网的影响,并对变压器中性点加装电容型直流偏磁抑制装置后对浙江电网、设备以及线路保护的影响进行了研究。     

直流输电系统利用大地回线自动转为金属回线抑制直流偏磁策略研究

直流系统接地极流过较大电流是导致中性点接地变压器中流过直流电流、引发直流偏磁的主要原因。而直流偏磁的引入不仅对交流变压器产生影响,同时还会向系统注入谐波,影响电能质量。分析了直流偏磁产生原因,以及对电力系统的危害,同时提出了一种基于换流站操作的直流偏磁抑制策略。利用该策略,当直流输电系统因保护动作导致单极闭锁时,自动地由大地回线模式装换为金属回线方式。由此可以极大地减小接地极流过大电流的实现,有效抑制直流偏磁。     

直流偏磁对中性点接地变压器衍生影响的检测分析

太阳磁暴、直流输电单极运行或非对称运行都可能引起直流偏磁。实测表明:直流输电单极运行方式会使接地极附近的中性点接地交流变压器产生严重的直流偏磁,而直流偏磁将对变压器产生噪声增大、振动加剧、谐波异常等衍生影响。     

牛从直流翁源接地极入地电流对周边变压器直流偏磁的影响

根据牛从直流受端翁源接地极周边变电站情况,对牛从直流入地电流进行了实测和分析,并对牛从直流入地电流对周边交流变压器直流偏磁的影响进行了详细的仿真计算。结果表明,翁江站变压器220 k V侧中性点均不接地或装设隔直装置可减小流入交流系统的直流偏磁电流;翁江站110 k V供电片区优化接地方式,选择官渡、回龙站中性点接地,对交流系统直流偏磁的影响最小。     

深圳变电站500 kV主变压器直流偏磁现象测试及抑制分析

为明确深圳变电站变压器出现间歇性噪音的成因,解决变压器噪音异常的问题,对深圳站500 kV变压器接地中性点的直流电流进行监测,通过分析表明:该变压器的噪音异常现象是由杂散电流导致的变压器直流偏磁引起。为治理变压器的直流偏磁现象,根据杂散电流入侵变压器接地中性点直流电流的特征,采用电容隔直装置对深圳站的变压器直流偏磁进行抑制;并从深圳站变压器及深圳站片区电网的角度,通过全网监测对比分析隔直装置对深圳站入侵变压器中性点直流电流的抑制效果,以及其对片区电网变压器的影响。结论表明:应根据电网的电气拓扑结构,并基于全网角度,对深圳站500 kV自耦变压器的直流偏磁进行综合优化治理。     

中低压直流变压器拓扑与控制综述

直流变压器作为直流电网中实现电压变换与电能分配的核心装备,其运行特性对直流电网影响深刻.基于此,对中低压直流电网中直流变压器的研究现状进行了总结与分析.首先,简要阐述了直流变压器的基本功能和典型运行场景;考虑到拓扑是直流变压器适应不同电压等级应用场合的关键,从端口数量和能量耦合方式的角度对直流变压器拓扑进行了分类,明确了各类拓扑的主要特征;其次,全面分析了直流变压器在稳态与暂态运行过程中包括效率优化、软启动、直流偏置电流抑制等方面的控制策略,有利于保障直流变压器在复杂工况下的高效可靠运行;然后,对直流变压器核心部件——高频变压器的关键技术进行了讨论,为高频变压器的选型和设计提供了参考;最后,对直流变压器未来的发展趋势进行了展望.     

直流偏磁对变压器保护的影响及直流偏磁保护改进

随着高压直流输电工程的建设,直流系统对周边电力设备的影响逐步受到关注。当直流系统单极大地运行或直流控制系统出现异常时,可能产生较大的直流电流注入相邻变压器。此时变压器可能产生直流偏磁。文中通过对变压器几种磁饱和特性的对比指出了直流偏磁的特殊性,结合现场波形特征分析直流偏磁及常见的偏磁抑制装置对保护设备的影响,指出现有直流偏磁保护判据存在的问题,进一步从直流偏磁出现的场景以及波形特征出发提出了对现有偏磁保护的多种改进意见。仿真及试验验证结果表明改进判据可有效提升直流偏磁保护的可靠性。     

直流偏磁对500 kV变压器振动特性的影响分析

特高压直流工程单极-大地回路运行时,直流电流侵入大型变压器绕组,致使变压器振动加剧。为了深入了解直流偏磁对大型变压器振动特性的影响,分析了变压器的振动机理及直流偏磁的影响机制。在白鹤滩—江苏 ± 800 kV特高压直流输电工程调试期间,对500 kV三相变压器的中性点电流、振动信号进行了实测,量化了直流偏磁程度,分析了不同直流偏磁程度下变压器振动信号时域及频谱特征。提取了波形畸变比、奇偶次谐波能量比、累计能量占比、功率谱熵等特征量来分析直流偏磁对大型变压器振动特性的影响。结果表明：直流偏磁导致波形畸变,1个工频周期内2个半周期对应的振动波形不再对称分布;随着直流偏磁程度增加,振动信号主频分量改变,50 Hz倍频谐波分量增多,其中50 Hz奇次谐波增幅要大于偶次谐波,且影响主要集中在600 Hz以内;由于铁心饱和作用,直流偏磁增大到一定程度时,磁不平衡性降低,振动信号复杂度不再增加。     

电厂主变压器直流偏磁影响分析及对策

某厂区位于广东电网末端,当高压直流输电系统单极大地返回运行时,导致该厂区电厂主变压器中性点流过直流电流。为了抑制高压直流输电系统单极大地返回运行引起的电厂主变压器直流偏磁问题,对该厂区近区交流系统直流电流分布模型进行了分析,计算了变压器直流偏磁电流并分析了直流偏磁的影响因素,通过直流偏磁抑制措施比较,推荐该厂区6台主变压器均加装隔直装置,避免对变压器本体的影响。     

隔直装置安装位置对电网主变压器直流偏磁电流分布影响研究

针对城市电网直流偏磁主变压器中性点安装隔直装置后,导致周围其他主变压器中性点直流增加出现直流偏磁这一现象,提出研究隔直装置安装位置对城市电网主变压器直流偏磁电流分布的影响。考虑地铁回流系统结构、换乘站综合接地系统连接特征以及地铁和城市电网空间、电气连接关系,基于CDEGS仿真软件建立西南某城市电网及地铁网络耦合模型。在此基础上,仿真分析了不同类型变电站安装隔直装置后,电网变电站主变压器直流偏磁电流幅值变化特征。分析结果表明,为地铁主变电所供电的220 kV变电站安装隔直装置后,与其直连的变电站主变压器直流偏磁电流总量减少超过15%,能够显著抑制直流偏磁电流,为城市电网变电站隔直装置安装位置确定提供理论依据。     

哈密电网变压器直流偏磁实测分析

为了研究±800 kV哈密—郑州直流（调度命名“天—中”直流）对哈密地区变压器直流偏磁的影响,首先通过仿真论证了偏磁的存在,其次重点通过实测哈密地区变压器中性点的直流电流分布情况,分析哈密—郑州直流投运对哈密地区变压器直流偏磁的影响,并提出了治理措施进行实测验证。测量结果显示,哈密—郑州直流的投运对哈密地区变压器直流偏磁的影响较大,经过采取变压器偏磁抑制措施,取得了改善变压器中性点直流电流分布的效果,具有较好的推广和应用价值。     

变压器接小电阻抑制直流偏磁的网络优化配置

将多目标优化问题与粒子群算法相结合,提出了一种用于求解2个目标函数的优化算法,即双目标函数粒子群算法(two objective particle swarm optimization,TOPSO)。直流输电单极运行时产生的地电流会导致接地极附近交流变压器铁心磁饱和,影响变压器的安全稳定运行。变压器中性点经小电阻接地抑制直流偏磁时,会使邻近站的变压器中性点直流增大。基于该算法,对目标电网的变压器接入电阻阻值进行网络优化配置;避免某些变电站接地极电流过大或者接入电阻阻值过大。以泸州电网为例,并与NSGA-II算法的计算结果相对比,验证了该方法的准确性和可行性。     

直流电位补偿法抑制变压器直流偏磁的研究

根据直流系统单极大地回线方式运行时变压器的直流偏磁原理,分析比较了现有几种抑制变压器直流偏磁的措施,运用直流电位补偿法原理进行了正、负电位补偿的模拟试验。试验表明直流电位补偿法能在一定程度上抵消系统单极运行流过变压器中性点的直流电流,抑制直流偏磁。且同等条件下正电位补偿电流的利用率大于负电位,但负电位补偿能对地网起到阴极保护作用。此外,还分析了补偿装置的布置及其对周边设施的影响,分析表明直流电位补偿法在现场实施中具有可操作性。