抑制中性點接地變壓器上直流分量的措施

李 鵬

西山煤電（集團）公用事業分公司熱力中心，山西太原 030053

直流電輸電體系采用單極大地的返回方式運行時，直接輸送電流即注入電流，土壤電阻高，電位就高，所影響的范圍也大。在交流變電站的接地點，直流電接地極高電位也作用與此，也因此，直流電流會直接通過中性點接地的變壓器，造成變壓器直流偏磁現象。如果這種方式下增加輸送直流功率，那么通過較大電流的電流就有可能磁飽和，這是就會出現噪聲增大、振動加劇等現象，影響了變壓器的安全運行，也影響了電網的正常運作。

1 中性電接地變壓器流入直流的危害

變壓器發生偏磁飽和現象時，會造成直流電流通過交流系統，產生不小的危害。偏磁會讓變壓器變成交流體系中的諧波源，發出諧波流進入系統，直接導致系統的電壓波形發生畸變、濾波器超載、繼電保護器發生誤動；在進行單向重合閘時，潛供電流變高、斷路器的恢復電壓變大；和空載長線過程中過電壓持續產生。除此之外，這種現象還會導致變壓器磁爐發生飽和，勵磁電流變大，變壓器的無功消耗增加，系統的電壓降低，系統無功補償裝置超載。另外一個后果就是引發不正常的振動和噪聲，增大變壓器的有功損耗，還有可能造成過熱損壞。

2 抑制中性點接地變壓器上直流分量的措施

本文結合我國核電站主變壓器的具體情況，分別對抑制直流輸電體系的單極大地回線運行方式在變壓器中性點引起的直流電流的幾種措施進行了深入研究。在現行的抑制中性點接地變壓器上直流分量的措施主要有以下幾種：

1）變壓器中性點串聯電阻

根據我國某核電站提供的實際數據實驗可知，通過變壓器的直流電流的數字大小不僅僅取決于直流輸電的大地回線中所引起的中性點接地電位差，還受著變壓器中性點接地的電阻、其中連接線路的等效電阻以及繞組等的影響。在該核電站輸電系統中，直流輸電體系雙極平衡運作，并且其中一條輸電系統單極的大地回線輸送功率固定的情況下，將流過電流限制在10A下，則A地主變壓器中性接地點的電阻要高于130Ω，B地電阻高于53Ω。在運行方式和功率不變的前提下，改變A地電阻則B地的電阻發生變化，反之亦然。因此，在中性點接地線上串聯電阻能夠有效的抑制中性點直流電流。這種措施必須要求變壓器中性點設置的限流電阻達到足夠大小才可以滿足限制電流的要求，但是電阻過大就不能夠保證系統接地的安全性，如果發生故障，利用放電間隙，將該電阻旁路，就會導致整個系統節點的阻抗發生不連續現象，繼電器保護裝置復雜化。

2）交流線路上放置串聯電容器

流過變壓器的直流電量一定要流經變壓器上的中性點、繞組和連接線路才能夠形成一個完整的電流回路。根據我國某核電站提供的數據顯示：當為所有出線繞組串聯電容后，雙擊平衡的輸送額定功率為3000mw時單機故障閉鎖。由于在系統中裝飾有自耦變壓器，因此盡在輸電線路上一個電壓等級繞組串聯電容并不能限制通過該變壓器的直流電流。這表明必須在于交流系統相關聯的所有出線上均繞組串聯電容，才能夠抑制流過變壓器中性點的直流電流。這種方法主變壓器的出現在正常運行時電流負載過大，并且設置串聯電容器價格較高，技術復雜，實現較難。

3）變壓器中性點補償反向電流注入裝置法

所謂的反向電流注入裝置主要包括限制電流的電抗器、可以控制的直流電源、監控系統以及遠程監控系統等。這種裝置大都是放置于變電站內的主接地網和站外的遠程接地極之間，其檢測通過變壓器中性點的直流電流的大小和流經方向，然后控制直流電源輸送與這股電流大小相似且方向相反的直流電流，減低通過變壓器中性點的直流電量。裝置中的限制電流電抗器的主要職責是限制交流電網的不對稱的短路電流進入裝置，遠程接地極則是為了整個裝置提供輸出直流電量的回轉通路。并且這個裝置控制簡單、能夠實現智能監控，安裝和運作都比較方便。需要注意的是，利用該裝置減低流經電量時，還要考慮交流電壓對直流電源的影響、補償效率等問題。這種措施具有在不改變交流系統的原來的運作方式，接入方式簡單、使用靈活，并且能夠針對進入中性點的不同的直流電量，進行動態補償，能夠既減小本地中性點電流還能降低流入其他的變壓器中性點直流的影響。

4）變壓器中性點設置電容器

同措施二相同的額定功率和其他參數情況下，當直流輸電系統的接地極電量為0或者不變的前提下，系統中單極大地回路運行的方式主變壓器中性點上的直流電流也為零。所以，這種措施可以有效的消除和抑制上述直流電流，并且所需的電阻值較大，對原因的基點保護器有所影響。如果發生故障，采用旁路裝置將這個電阻旁路，會導致系統接地阻抗發生不連續現象，繼電器保護裝置復雜化。此外，系統出現故障時，會導致變壓器中性點電壓過大等問題。這種措施都是將電容器裝在高壓線上，造價昂貴，其能夠徹底的隔離直流電流。但是這種特點還有可能造成電流被阻隔，其他的變壓器中性點分流該直流電量，這些變壓器上的直流電量也會發生相應的變化。我國某省某變電站安裝的就是了電容器和反向直流注入裝置，在實際運行中，有效的抑制了直流電流，確保了主變壓器的安全運行。

3 結論

綜上所述，結合實際的使用，在主變壓器中性點設置電阻，在交流電線路上設置串聯電容器、變壓器中性點補償反向電流注入裝置、變壓器中性點設置電容器等措施都能夠有效的抑制流經主變壓器中性點的直流電量。但是，在上述這些措施中，抑制且消除流經主變壓器中性點直流電量的最好的方法是輸變壓器中性點設置電容器。在實際的應用中，如果不能夠限制在發生故障時電容器即主變壓器中性點兩側的暫態電壓，這時候就要在該中性點上并聯電流旁路的保護裝置，保證電路能夠承受故障電流，避免了安裝容量較大的電容器和價格昂貴并且較大的安裝空間。

[1]陳澤淮.500KV變電站主變壓器中性點直流抑制措施應用研究[J].技術交流，2009(2).

[2]邵家海，吳翎.超高壓直流輸電對運行變壓器的影響及變壓器直流抑制措施[J].東北電力技術，2005(10).

[3]童能高，陳潔.抑制主變壓器中性點入地直流電流的幾種措施[J].廣東電力，2009(22).

[4]吳紅斌，丁明，李生虎.直流輸電模型和調節方式對暫態穩定影響的統計研究[J].中國電機工程學報，2003(23).

[5]朱義穎，蔣衛平，曾昭華，印永華.抑制變壓器中性點直流電流的措施研究[J].中國電機工程學報，2005(7).