东莞站#1\2\3\4主变及跃立站#2主变中性点直流越限运行及预控

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关键词：变压器 运行数据

中图分类号：TM4文献标识码： A

一、变压器中性点直流越限运行情况

根据广东电网公司电力科学研究院的《广东电网变压器中性点直流电流监测系统变压器中性点直流电流监测周报（2013/06/02 ~2013/06/08）》报道，6月5日00:24～00:57及07:42～08:01，江城直流系统发生2次单极大地运行，持续时间为33分钟和19分钟，接地极附近的东莞局500kV东莞站#1、2、3、4变及220kV跃立站#2变中性点均监测到直流越限运行，数据如下：

表1 变压器中性点直流电流统计表

江城直流输电单极大地回路运行产生的地电流通过中性点接地的变压器串入交流系统中。因注入500kV变压器直流量达到5A时，变压器铁芯磁通会发生明显偏移（即偏磁），铁芯处于饱和状态，励磁电流增大，产生谐波，电源波形发生畸变，出现半波尖峰，从而影响变压器的正常工作。严重的直流偏磁会造成变压器局部过热、震动加剧和噪音增大等不良反应，严重时可能损坏变压器；谐波分量的增大还可能引起电容器组串联电抗器的谐振放大，引起保护误动问题。

二、运行数据分析

对东莞站#1、2、3、4变及跃立站#2变运行噪音、油温、油位、铁芯接地电流、油在线监测数据进行分析。数据采集以最近一个月数据为准，选取其中接地电流较大的5个数加上当天现场采集的数据共6天数据进行记录。

主变中性点直流电流越限运行调查表

从收集的东莞站和跃立站提供的主变运行数据来看，油温、油位、噪音、油色谱数值均正常。由于江城直流系统发生2次单极大地运行时变电站均未收到检测通知，东莞站未有当日铁芯泄漏电流记录和噪音测试，仅有油在线监测历史数据，结果正常。其余均为实时信息。从变电站了解到，6月份运行期间油位、油温、铁芯泄漏电流、噪音无异常。可见，短时间内进入变压器的越限直流电流未对变压器构成危害。

三、下一步措施

西电东送战略逐步深入扩大，直流输电的优越性明显，其输送容量和线路数量比重将越来越重，直流串入交流系统的频率、时间和电流强度将越来越大，因此抑制越限直流措施迫在眉睫。目前，抑制流入变压器中性点直流电流方法有4种：1、在变压器中性点装设电阻，限制直流电流的大小；2、在输电线路上装设串联电容补偿，阻断直流通路；3、在变压器中性点装设串联电容，阻断直流电流；4、中性点电位补偿法，在中性点注入反向直流实现动态补偿。而运行经验抑制流入变压器中性点直流量的措施主要是串接电容隔直流法和注入反向直流法。电容隔直法因技术成熟、安全性好、隔直率高、对继电保护影响小、成本低、运行维护方便特点，是现今应用最广泛、效果最好的抑制直流偏磁的方法，一样适合在我所东莞、跃立站加装。

电容隔直装置原理：在变压器中性点与变电站接地网之间串联一个电容器，并且在电容器两端并联一个旁路保护装置，如果流过电容器的电流超过规定值或是电容器两端的电压大于规定值，即会触发电容器的旁路保护装置，将电容器短路，起到保护电容器作用。当电力系统恢复稳定运行之后，电容器旁路保护便断开，使电容器重新接入变压器中性点，起到隔断直流作用。

电容隔直装置主要由直流抑制一次设备（电容器）、旁路系统（限流电抗器+双向晶闸管双支路、机械旁路开关）及控制监测装置（交直流CT、数字控制器、远程监控计算机）3部分组成。整套装置电气结构图如图1所示。

电容隔直装置组成与功能

正常情况下，变压器中性点K1接地刀闸分位，变压器电容隔直装置K2接地刀闸分位，K3机械旁路开关合位，电容被短接，此时装置运行于“经限流电抗器接地状态”。

当装置检测到变压器中性点电流直流分量超过设定限值时，自动断开K3机械旁路开关，使电容器投入，利用电容隔直通交特点，有效抑制流过变压器中性点的直流电流，此时装置运行于“隔直工作状态”。

当装置处于“隔直工作状态”时，如果检测到变压器中性点电流交流分量超过限值，装置认为电网发生不对称短路故障，立即触发导通双向晶闸管旁路，并同时发出K3机械旁路开关的合闸信号。由于机械开关合闸动作比晶闸管导通要慢。所以故障电流会先通过晶闸管旁路流向大地，达到快速保护电容器目的。当K3旁路开关合上后，故障电流将由晶闸管旁路转移到K3旁路开关流向大地，同时晶闸管开始由导通转向关断，此时装置切换回“经限流电抗器接地状态”。

通过上述论证，可对东莞站4台主变采取中性点加装串联电容的隔直装置方案解决直流越限运行的问题。改造前后接线原理图如下

改造前东莞站主变中性点设备接线图

改造后的东莞站主变中性点设备接线图

在原有设备基础上增加直流抑制一次设备（电容器）一台、单极刀闸一把、旁路系统（双向晶闸管双支路、机械旁路开关）一套及控制监测装置一套（直流CT一个、数字控制器、远程监控计算机）。