500kV直流系統(tǒng)單極運行地電流對中性點接地變壓器的影響及處理措施
發(fā)布時間:2019-07-13 17:17:09來源:
天廣直流是西電東送的主要通道,天廣直流米用*500kV直流線路,同時在兩側(cè)整流站和逆變站附近建設直流接地極,直流系統(tǒng)單極-大地運行方式運行時,以大地為回路,作為直流工作電流的返回通道。流過接地極的長期額定電流為1800A,天廣直流投運初期先投運單極,以單極-大地為主要運行方式。在雙極投運后,由于檢修或故障等原因,直流系統(tǒng)仍有可能采取以大地作為回流通道的單極-大地運行方式。由于單極運行流人大地的電流很大(以天廣直流為例,直流接地極長期額定電流為1800A,2h過載電流為1980A,3s過載電流為2700A),強大的直流電流持續(xù)地通過直流接地極注人大地,會導致接地極周圍地中存在電流場,引起地電位升高、地面出現(xiàn)跨步電壓、及可能對接地極址附近的地下金屬構(gòu)件及電力設施不良影響等問題,對llOkV以上中性點接地的交流變壓器,將有直流在變壓器與輸電線路上流動,引起變壓器偏磁而導致磁飽和,使得變壓器正常運行受到影響。在天廣直流投運初期的只要是單極-大地運行方式期間,附近運行中的500kV、220kV中性點接地的變壓器的勵磁噪聲明顯增大。
為保護接地極附近變壓器正常運行,對附近新變電站選址提供技術(shù)支持,有必要對直流單極-大地運行方式下地電力對中性點接地變壓器運行的影響作出研究。
單極-大地運行方式下,地電流造成流過變壓器中性點的直流計算持續(xù)的直流地電流引起地電流場,使得接地極附近變電站所處位置地電位升高,地電位的升高值與單極接地時流人大地的直流電流值、接地極至變電站距離、變電站的接地電阻及深層土壤電阻率等有關(guān)。由于各變電站站址情況不同,造成了各變電站地電位升高的值的不同,如,若兩個中性點接地變壓器的電位不同,設變電站1的電位升為E,變電站2的電位升為E2、連接兩臺變壓器的輸電線路相電阻為Ru兩臺變壓器的每相繞組線圈電阻SRT,則通過兩個變電站之間的輸電線路,有直流Iu在變壓器和輸電線路上流動。
由可知,地電位引起的流人中性點接地變壓器繞組的直流I,可由下式計算:,=E,通過計算出各中性點接地變壓器的電位升及附近電網(wǎng)線路、變壓器的直流參數(shù)、可計算出接地極地電流造成的流人中性點接地變壓器的直流電流值,為變壓器安全運行提供依據(jù)。2給出了當時計算的流人廣東側(cè)直流接地極附近中性點接地變壓器直流電流值。
流入中性點接地變壓器的直流對變壓器運行的影響由地電流電位差引起的直流從變壓器中性點流經(jīng)變壓器繞組,將在變壓器上產(chǎn)生直流偏磁,在變壓器的主磁通上疊加上了一直流分量。我們知道變壓器的導磁材料勵磁特性曲線是非線性關(guān)系,正常運行的變壓器額定工作磁密度在變壓器勵磁特性曲線的拐點以下(如實線所示)。
由于直流偏磁的影響,將使變壓器工作磁密可能大幅提高,甚至超過拐點,造成鐵心相當程度飽和。由于鐵心飽和關(guān)系,使勵磁電流急劇增大,正半波出現(xiàn)尖峰,造成變壓器過勵磁,從而導致空載損耗增加,鐵心溫升升高,變壓器的噪聲水平增加,空載電流中的高次諧波分量增加,漏磁場增強,使靠近鐵心的繞組導線、油箱壁和其它金屬構(gòu)件產(chǎn)生渦流損耗,發(fā)熱,引起高溫,嚴重時要造成局部變形和損傷周圍的絕緣介質(zhì)。
我國《變壓器直流接地極技術(shù)導則》中規(guī)定,通過變壓器繞組中的直流應不大于變壓器額定電流的7%,*對于不同磁路系統(tǒng)直流分量的影響不同對于磁路彼此無關(guān)的磁路系統(tǒng),如所示,不管是心式還是殼式變壓器,直流磁通都能通過鐵心形成單獨的磁回路。鐵心回路磁阻較小,因此,直流勵磁分量對鐵心飽和影響較大,對于磁路彼此相關(guān)的磁路系統(tǒng)中的三相殼式變壓器,如-1所示,流人繞組的直流分M,其直流磁通能通過鐵心形成磁阻較小磁回路,因此,直流勵磁分童對鐵心飽和影響較大。而對于心式變壓器,如果是二相心式變壓器,如-2所不,每相直流磁通尤法借另外兩相的磁路閉合,只能惜油、油箱壁等形成回路,由于這些磁路的磁阻很大,故直流勵磁對鐵心飽和的影響較小;而三相三柱旁軛式鐵心結(jié)構(gòu)變壓器,如-3所示,每相直流磁通可以借旁軛形成磁阻較小的閉合回路,故直流勵磁分景對鐵心飽和影響也較大高壓供電網(wǎng)絡中的變壓器,500kV系統(tǒng)變壓器因運輸?shù)纫蛩叵拗?,多采用磁路系統(tǒng)波此無關(guān)的變壓器組或磁路系統(tǒng)彼此相關(guān)的三相三柱旁軛式變壓器,220kV系統(tǒng)變壓器多采用磁路系統(tǒng)彼此相關(guān)的三相三柱旁軛式變壓器,因此,在直流接地極附近的中性點接地變壓器,較易受直流偏磁的影響。
對直流地電流影響的措施直流地電流對中性點接地的變壓器運行有可能造成嚴重的危害,為確保設備安全和電網(wǎng)安全運行,有必要采取一些措施以消除和減少這種影響和危害:1如中提到的對接地極址適當?shù)倪x址及接地極設計成適當?shù)男螤钸x擇等前期研究工作,通過這些主動措施盡量降低或減少直流地電流對附近的變電站的影響2對于運行中的變電站,應注意監(jiān)測地電流引起的流過中性點的直流的變化,根據(jù)運行中的各變壓器的勵磁特性曲線進行計算:3對接地極附近受輕微影響的運行中的變壓器,對變壓器保護在防止過勵磁方面應作些考慮。在500kV高電壓等級變壓器中,從經(jīng)濟的角度考慮,廠家對變壓器額定工作磁密離勵磁特性曲線的拐點較近,額定正常工作磁密在1.7- 1.8T左右,而拐點在1.92.0T左右,因此受直流地電流的影響,變壓器易發(fā)生過勵磁,但500kV變壓器保護典型配置中,一般在后備保護中配置過勵磁保護,保護為反時限特性,過勵磁保護低定值報警,高定值延時跳變壓器各側(cè)斷路器,因此,當直流系統(tǒng)單極運行,地電流對變壓器引起輕微過勵磁時,但因配置了過勵磁保護,可以保證變壓器保護不誤動和免受過勵磁電壓的危害:需強調(diào)的是在直流接地極附近的變壓器在整定計算時須考慮直流系統(tǒng)單極-大地運行時直流勵磁的影響。而對于220kV及以下等級的變壓器,因額定工作磁密離勵磁特性曲線的拐點較遠,故變壓器保護典型配置一般不配置過勵磁保護。
在直流接地極附近的220kV中性點接地的變壓器,在直流系統(tǒng)單極-大地運行方式下,由于流過繞組直流的影響,工作區(qū)域被抬高了,工作磁密更接近特性曲線拐點,發(fā)生過勵磁的機會更高了,因此在保護配置上可考慮增加配置過勵磁保護,以避免地電流引起的過勵磁的影響。
4.4從保護運行中的變壓器的角度,較徹底的保護措施是中提到的在變壓器中性點加裝電阻以限制直流電流的方法或加裝電容以隔絕直流的浸擾的方法。但需要注意的是,電容值的選擇應與變壓器工作參數(shù)相匹配,避免選擇在諧振區(qū)域。而電阻的選擇,則要用允許比較大跨步電壓、接觸電壓來校驗。由于中性點串接了電阻,影響了中性點運行方式,對過電壓保護將有影響,串接的電阻要滿足過電壓保護的要求:另外,兩種串接方式,對變壓器保護配置沒有什么影響,但改變了系統(tǒng)零序阻抗值,因此,在系統(tǒng)保護整基于IP組播與MPEG-4的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用廣東中鈺通信科技有限公司王先來特點和優(yōu)勢,并給出f應用于電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)監(jiān)控的一個實例。實際應用表明,基于MPEG-4標準和IP組播技術(shù)的系統(tǒng)具有更高的壓縮率、更高的網(wǎng)絡帶寬利用率等特點。
當前,隨著電力體制改革的深人發(fā)展,廠網(wǎng)分離,電廠與電網(wǎng)企業(yè)為了提高經(jīng)濟效益,提高勞動生產(chǎn)率,都準備在變電站實現(xiàn)無人值守;同時,各級變電站都積極建設通訊網(wǎng)絡,這使得基于網(wǎng)絡的遠程監(jiān)控成為可能。在電力調(diào)度通訊中心可以建立監(jiān)控中心,能夠?qū)Ω髯冸娬居嘘P(guān)數(shù)據(jù)、參童、圖像進行監(jiān)控和監(jiān)視,以便能夠?qū)崟r、直接地了解和掌握各變電站的情況,并及時對發(fā)生的情況作出反應。
?。ㄉ辖?7頁)定計算時,要考慮零序網(wǎng)絡中阻抗值的變化。
5.1由于直流接地極的設置影響周圍變電站的運行,在負荷密集區(qū)域,新建變電站將不得不距直流接地極址較近,如佛山地區(qū)擬建的220kV上塘變電站,距天廣直流廣東側(cè)莘田接地極很近,直線距離只有十二千米。因此,地電流對中性點接地變壓器的影響研究得透徹,將有利于現(xiàn)有供電網(wǎng)絡安全運行和為新建工程選址、設計提供依據(jù)。
5.2從經(jīng)濟運行的角度和網(wǎng)絡工作要求,500kV仍有可能采用直流單極-大地運行方式,因此,直流流經(jīng)運行中的中性點接地變壓器的可能性存在,流人的直流將使變壓器磁化強度達到勵磁特性曲線拐點以上時,變壓器將會過勵磁,導致鐵心飽和,工作噪聲增大,嚴重時,導致鐵件、連接件過熱,過電壓,破壞變壓器絕緣。
5.3由于變壓器磁路系統(tǒng)的不同,直流勵磁分量對不同磁路系統(tǒng)的影響程度不同,超高壓供電網(wǎng)絡的變壓器較易受直流偏磁的影響。
5.4通過計算和測M流人變壓器的直流,結(jié)合變壓器的特性曲線,確定變壓器受影響程度,確定是否采取措施。
5.5對消減措施要從系統(tǒng)的角度考慮,充分考慮采取措施后對運行其他方面的影響。