_800kV天_中直流对哈密电网变压器直流偏磁的影响(2)

计算值与实测值的比较

基于交流电网直流电流分布计算软件，按照图1所示的哈密电网结构，建立了哈密地区的仿真模型后，结合±800kV天山换流站低端调试，对新疆电网哈密地区的电网进行了仿真和实测。此次实测使用Fluke高精度钳形电流表，该电流表直流检测模式基于霍尔效应原理检测直流电流，可以实时、连续的检测电路电流中的交流或直流分量，也可以同时检测交流与直流的合成量。电流表的直流电流检测范围为：DC/0A～2000A，分辨率为10mA（40A量程）/100mA（400A量程）/1A（2000A量程）。

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图1

哈密地区电网结构图

在天山换流站低端调试中，当天—中直流采用单级大地方式运行，直流极注入I0=－5000A时，哈天变流站附近110kV及以上变电站分别采用以下3种运行方式。

方式1：东疆变电站2号主变压器220kV侧中110kV侧中性点接地刀闸合性点接地刀闸分闸，

闸，骆驼圈子110kV变压器中性点接地刀闸、兴业变电站、雅矿变电站中性点接地刀闸分闸，白山泉110kV变电站中性点接地刀闸、黄山东110kV变电站中性点接地刀闸合闸，其他变电站均采用正常中性点接地方式。

方式2：东疆变电站2号主变压器220kV侧中性点、烟墩西变电站220kV侧中性点接地刀闸分110kV侧中性点接地刀闸合闸，闸，骆驼圈子110kV变电站中性点接地刀闸、兴业变电站、雅矿变电站中性点接地刀闸分闸，白山泉110kV变电站中性点接地刀闸、黄山东110kV变电站中性点接地刀闸合闸，其他变电站均采用正常中性点接地方式。

方式3：在方式2的基础上，将烟疆http:///
一、二线分

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SichuanElectricPowerTechnologyVol．37，No．4Aug．，2014

闸，其他变电站均采用正常接地方式。

对天山换流站周边变在以上3种运行方式中，

电站进行中性点接地的变压器实地偏磁直流电流测量。同时，根据哈密地区的网络结构，利用交流电网直流电流计算软件，得到测量值与仿真计算值，如表1所示。

表1

中性点直流电流实测值与仿真值对比

与接地极方式1/A方式2/A方式3/A

变电站名称

距离/km仿真实测仿真实测仿真实测750kV哈密变电站750kV烟墩变电站220kV石城子变电站220kV银河路变电站

54455864

4．77．72．20．3

4．58．02．10．3

4．99．52．20．3

4．6

5．1

4．9

实测的误差可能会有所增大，但两者反应的主变压器中性点直流电流改变的趋势是一致的。

3中性点直流偏磁电流抑制

通过仿真和实测，均已明确了天中直流大地运

行方式下会对哈密地区电网部分变压器造成偏磁电流过大的后果。针对这一现象，结合目前国内外使用的偏磁治理方式，有必要对哈密电网中的个别变压器进行合理化的偏磁直流，以达到降低偏磁电流的目的。3．1

抑制变压器中性点直流电流的措施

目前抑制直流偏磁的主要措施有：在变压器中

［11，12］

9．710．210．6//

2．30．4

/0．3

性点串接电容、注入方向电流和串接电阻

。

火花间中性点串接电容的基本思路是将电容、隙（或大功率晶闸管）和旁路开关并联后串入变压器中性点，达到阻隔大地直流回流的目的

［13］

750kV哈密变根据表1，在第1种运行方式下，电站的仿真值为4．749A，实测值为4．59A；750kV烟墩变电站的仿真值为7．729A，实测值为8．07A。可看出仿真与实测较为吻合，因此利用该软件对哈密地区进行建模分析能够初步预测各个变压器中性点电流的情况。同时，根据实测的数据可以明显地看到，距离接地极越近的变电站中性点接地的变压器中性点流过的直流电流越大，如表1中所示。同等距离下，距离接地极较近的750kV自耦式变压器受直流输电的影响较220kV变压器要大很多。在750kV烟墩变电站的中性点直流电流最方式1中，

大达到8．07A，远大于其他变电站的中性点电流值。在方式2中，电网的接地方式有所改变，伴随着东疆220kV变电站的220kV的中性点接地刀闸分闸，初步测量可以发现距离东疆变电站较近的750kV烟墩变电站的主变压器中性点电流有所增大，而在方式3中，烟疆http:///
一、二线拉开后烟墩变电站中性点直流电流明显上升了。由此可以看出当电网的中性点接地方式改变时，直流电流的通络可以发生改变，从而改变了各个变电站内主变压器的中性点直流电流方向和大小。经过仿真和实测还发现750kV哈密变电站和220kV东疆变电站、十三间房变压器等变电站中性点直流电流都偏大，因此，需要对这些中性点直流电流过大的站点采取直流偏磁抑制措施。通过对比和实测发现两者之间的误差较小，但当电网中的站点增加时，随着工况进一步复杂化，仿真和

。

但串接电容法可以彻底切断直流电流的通路，可能引起其他变压器中性点的直流电流增大造成直流偏磁。

反向注入电流法是指在变压器中性点注入中与其流过的直流电流反方向的直流电流，抵消或消弱由地中直流流入变压器产生的偏磁

［14，15］

。

反向注入电流法仅局限在电流超标的变电站中需要较大功率的电源，接入方式较复杂，不易使用，

现场快速的实施，其效果还有待进一步验证。中性点串接小电阻的范例十分简单明确，在中性点和地网之间传入一个组织为数欧姆的小电阻，可以减小中性点流入的直流电流。串联电阻的大小需要根据变压器和变电站及电网地网的具体情况选取。

除了对中性点接地进行改造外，还有其他方式也在探索研究中。例如，在交流输电线路上安装串联电容器，利用电容器的隔直作用抑制直流通过线路进入变压器。但是，中国目前的特高压电网中多采用的是自耦变压器，仅在一个电压等级的输电线路上安装串联电容器，不能限制直流通过自耦变压器流入另一个电压等级的输电线路中。若要完全限制直流电流，则需要在与交流系统相连的所有出线上都安装串联电容器，才可有效地限制和消除流入变压器中性点的直流电流。3．2

主变压器中性点直流抑制装置安装

目前在中国使用的直流抑制装置多为串联电容

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技术。本次哈密地区电网主变压器使用了隔离直流电流的装置，采用了中性点串联隔离电容设备治理中性点直流电流。其基本原理如图2所示

。

发现天—中直流在大功率双极不对称和单极实测，

大地运行方式下对哈密地区电网主变压器的影响较大。因此，在天—中直流高端调试期间，新疆电网在哈密地区部分变压器安装了中性点直流电流抑制装置，与天—中直流调试工作相互配合，尤其是在单极大地运行方式下，对哈密地区电网直流偏磁现象进行了进一步的测量和研究。4．1

大功率单级大地运行调试

天—中直流工程高端调试期间，单极大地运行方式下，根据输送功率的不同，接地极中流入大地的电流也不同。对于单极大地运行方式下，换流器投入的数量固定式输送电压即可固定下来，调节输送功率的同时即在调节直流输电的电流值。因此，单极大地方式运行时，接地极的入地电流随着功率的大小波动。表2所示为极1高端单极大地方式运行（电压为400kV）时接地极电流情况，单极大地运行方式如图3所示。

表2

直流输送功率与接地极电流对应表

接地极电流/A

5007501000

中性点直流电流测点

测点所在变电站

烟墩、哈密、沙洲、敦煌吐鲁番、

山北、银河路、天光电厂、淖毛湖、十三间房、

东疆、烟墩西、石城子、麻黄沟东、东源热电

淖毛湖东疆、天光、山北、

哈郑直流输送功率/MW

200300400表3

电压等级

/kV750220110

图2隔直装置原理

测量中性点直流电流的直流电流互感器（TA1、TA2），是基于霍尔效应研制的直流电流传感器，该传感器测量中性点中的电流值用于控制旁路开关，当检测到中性点的直流电流大于预警值时发出投入隔直装置的信号。该装置在安装过程中，通过新设接地刀闸GN1与GN2将隔直装置与原接地刀闸进行并联，正常状态下，接地刀闸GN1和旁路开关VFC闭合，保持中性点经过新设接地刀闸GN1和旁路开关VFC直接接地，安装完毕后原接地刀闸与GN2打开。当TA检测到过流时，发出信号，旁路开关打开，隔直装置立即串联进入中性点接地回路中，起到隔直作用。检修时将隔直柜检修刀闸GN2闭合即可转入检修状态。

经过仿真计算和初步测量，决定在中性点电流较大的750kV哈密、烟墩和220kV东疆变电站、十三间房变电站安装隔直装置。

大功率单级大地运行对哈密电网的

影响

在天山换流站低端调试期间，通过仿真和现场

当天—中直流在给定单极大地运行方式下施加功率值稳定时，

哈密地区各个中性点接地的变压器

图3

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单极大地运行方式

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表4