变压器直流偏磁抑制技术研究

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1、变压器直流偏磁抑制技术研究　　摘要：我国的煤炭资源三分之二都集中在内蒙古、山西，使用中这些能源进行火力发电，生产电力向沿海经济发达地区运输要使用远距离传输技术。采用长距离传输的直流输电方案，有利于提高电力传输的经济性、灵活性、稳定性，系统运行过程中调度电力也比较灵活，高压直流传输技术具备非常好的前景。然而，高压直流输电系统易出现主变直流偏磁，当系统直流用单极大地返回工作的方式，会出现主变压器异常，噪音增大振动变大。随着我国大力实施西部向东输送电力的政策，中国高压直流输电（HVDC）技术越来越多地使用在电力网络中，这个问题显得更加迫切和重要。国华呼伦贝尔

2、电厂产生的主变压器直流偏磁现象，是由于接地网之间存在电位差引起变压器中性点产生直流分量，在交流系统中将会产生振动、噪音等等问题，严重影响变压器的运行，进而影响整个系统的稳定运行和设备安全。　　关键词：变压器；直流偏磁；抑制技术　　1研究背景与意义　　为了促进国家“西电东送、全国联网”逐步实施的能源发展战略，中国策划了一系列高压输电直流线路，其中具有很多困难，具有很长的输电线路，传输容量大，损耗低，自动化程度高等特点。在高压直流输电东北项目中，呼伦贝尔至辽宁高压直流输电工程建成后，打开蒙东电网至辽宁中部传输电力网络的渠道，形成了第一个国网系统交直流混联系

3、统，电力系统的电力输出，大大提高了传输跨区域电力的能力。然而，输电线路直流输电具有一定的故障?r或者调试的时候，必然在操作单极模式，操作模式双极传输系统转换为单级传输的过程中，将使用土地作为电路回流到系统中，数千安培通过接地注入地面，它会导致在周围的变电站接地极电位产生变化。进而形成一定的电位差，直流电将从输电线路流经大地到变压器中性点，使变压器出现直流分量，从而产生变压器偏磁现象。同时，交流输电系统会产生不同程度的影响，特别是在变压器的交流直流分量叠加，从而引发变压器铁芯磁通的变化，在交流系统中将会产生振动、噪音等等问题，严重影响电力系统的稳定运行。

4、　　因此，直流偏磁是由于外部电压环境变化引起，而强加于中性点直接接地的变压器，研究直流偏磁抑制技术对电力系统的正常运转具有重要的实际意义。分析所产生的直流偏磁的原因分析，并研究适当的措施来抑制直流偏磁，使高压输电过程中的变压器的安全性得以提高。　　2变压器直流偏磁分析　　2.1变压器的直流偏磁机理　　流入变压器绕组直流会使铁芯磁场出现不对称曲线，更显著问题是直流偏磁的出现。这时系统内的主变压器噪音会变大，而激磁电流内产生大量谐波，且变压器的无功损耗会增加，使系统的无功补偿装置发生过载现象，或是线路的电压降低。谐波进入电力系统中，从而导致异常的电压波形出

5、现，以及该滤波器将过载，保护误动作。　　使用变压器中性点接地的方法进行高压直流输电，中性点接地的方法是可通过该方法将单极大电流返回大地，实现单极工作。基于该直流接地极接地，接地电阻会导致各变电站系统之间产生压差。例如两个分站之间具有电位差，要求系统内各变压器必须承担的电位差变化的影响。中性点的交流系统运行过程中，系统大型并联变压器因为电位差可能产生直流电流，从而形成主变压器的直流偏磁，对变压器带来一定的影响。　　2.2直流偏磁产生的原因　　直流偏磁产生的原因有几种，在变压器的正常运行时出现的此现象，通常是由以下两个方面引起的：　　（1）太阳等离子风和地

6、球磁场互相作用进而产生的磁暴。在地球表面造成的磁场电位梯度，其高低与大地电导率以及磁暴的大小有关，在土壤高电阻的区域电位差可能达到相当高的程度。1989年3月13日太阳磁暴导致魁北克电网造成大范围的停电。这类直流偏磁的是很大，但持续时间短，发生频率较少。　　（2）直流输电系统和交流系统的电压，在同一区域或系统同时运行电流，电压电流负载曲线非对称。超高压和特高压直流输电系统有几个运行方式，如正和负双极运行中，一个单级一金属回路运行等。单极大地返回运行方式是使用大地作为回路，通过一导线设置工作电流回路，能够有效地节约建设成本，这是高压直流输电的重要途径。当

7、双极运行回路中，如果存在双极不对称运行，不对称和接地故障等有关，这时候类似于单极大地返回运行方式。在高压直流传输系统的回路方式中，单级一金属运行方式和双极回路时，一般不会影响交流电网中的变压器。在单极大地返回运行方式或正、负极严重不对称运行时，系统中的变压器将受到严重影响，导致中性点直接接地的变压器产生直流偏磁现象。影响的程度除了与直流换流站距离有关系外，也与土壤、地貌等情况有关系，辐射范围将呈不规则形状。此类直流偏磁的数值相对会小，但是持续的时间长，而且周围变电站受影响的可能性变大。　　2.3直流偏磁对变压器的危害　　当高压直流传输系统接地极电流引发

8、变压器电位增高时，如果两个变电所存在电位差，直流电流将流经电力系统及变压器中性点到变压器线圈，