直流偏磁影响评估与治理技术

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水电站主变的直流偏磁的评估与抑制

水电站主变的直流偏磁的评估与抑制

tee et e eso ec r n j t nm to n ei at f olei i t adcm e st nds c h f c vn s fh u e tne i e da dt f i t i co h h mpc o irs t i n o p nai i a e s svy o t n
b te nm srdvlea dclu t sl poe ee et e eso tem d 1 urn jc o e - e e eue a n a l e r u r dt f c vns fh o e.C r t n t nm t w u cade t v h f i e ie i h
d w sa aye n a t se n tew y f rrs is a eJn Pn y rp w rpa t o — o a n lzd a d w ss esd o h a so up esDC ba .T k ig igh do o e ln r x r s f e
பைடு நூலகம்
偿度 小于 06 电流注入 法 不改 变 中性点状 态 , .。 节约 电站 空间 , 以安 全 有效 地 抑 制 大型 水 电站 内 可
所 有 变压 器的 直流偏磁 。
关键 词 : 直流 输 电 ;变压 器 ;直 流偏磁 ;电流 注入 法
中 图 分 类 号 :M 7 1 1 T 2 T 2 . ; M 62 文 献 标 志码 : A 文章 编 号 : 0 7 4 9 ( 0 0 0 — 0 9 0 10 — 4 X 2 1 )7 0 2 — 7
(. 1 武汉大学 电气工程学 院 , 湖北 武汉 4 07 ; . 阳市供 电公 司 , 302 2洛 河南 洛 阳 4 10 ) 7 0 9

直流偏磁对变压器的影响及防治措施

直流偏磁对变压器的影响及防治措施

直流偏磁对变压器的影响及防治措施作者:陈默来源:《科学与财富》2011年第04期[摘要] 随着直流输电系统的日益发展,直流输电距离不断加长,输送容量不断加大,直流偏磁对换流站周边的发电厂和变电站主变压器的影响也不断加剧,本文对直流偏磁产生的原因进行了说明,对现有主变压器直流偏磁抑制措施及优缺点进行了阐述,并对今后主变压器直流偏磁研究进行了展望。

[关键词] 直流偏磁对变压器的影响防治措施1直流偏磁产生的原因直流输电系统以输送距离长,输送容量大及损耗小等特点在中国得到越来越多的应用。

当直流输电系统在调试检修期间或发生故障时,将会以单极大地的方式运行。

这时,大地作为回流电路,可能会有高达数千安的直流电流流过。

直流接地极附近的电场分布由于流过直流电流而大大增加,接地极附近出现较高的地表电势。

随着距离的增大,地表电势逐渐降低。

由于不同地点间的地表电势不同,在这一地区的交流电网中,将会有直流电流从接地的中性点流入变压器再通过输电线路流向远方。

变压器绕组流过的直流电流导致运行中的变压器产生直流偏磁,给变压器本身和交流电网的安全运行造成不良影响。

2 直流偏磁对变压器产生的危害变压器直流偏磁是指直流电流从变压器的中性点流经绕组时,铁心内部产生一定的直流偏磁,使得励磁电流正负半周明显不对称,磁通发生偏移。

直流偏磁将周期性地加剧铁心磁密的饱和程度,它给变压器本身和交流电网带来如下问题:a.产生大量谐波变压器在直流偏磁下,其空载电流不仅含有大量奇次谐波,还含有直流分量和偶次谐波。

这将使变电站中,母线电压波形畸变,只是针对滤除奇次谐波电流设计的无功补偿用电容器组因过流而损坏,继电保护误动,合空载长线时产生持续过电压,单相重合闸过程中潜供电流增加,断路器恢复电压增高等。

b.无功损耗增加由于直流偏磁引起变压器饱和,励磁电流大大增加,使变压器的无功损耗增加,可能导致变电站母线电压下降。

c.局部过热变压器励磁电流的谐波高频成分在铁芯中产生更多的涡流损耗,铁耗增加;导线内由于集肤效应使铜耗增加。

直流偏磁对变压器运行的影响及应对措施

直流偏磁对变压器运行的影响及应对措施
直 流 偏 磁 对 变压 器 运 行 的影 响 及 应 对 措 施
牛 勇
( 广 东 惠 州 天然 气 发 电有 限公 司 , 广东惠州 5 1 6 0 8 2 )

要: 随着国家对“ 西电东送” 这一重大决策的实施 , 建设 了一大批远距离大功率 的输 电线路 , 这些输 电线路均采用直流输 电的方式。但
讨 了 直流 偏 磁 对 变压 器 运 行 的影 响 。最后 提 出 了 提 出抑 制 直 流偏 磁 的 措 施 , 认 为较 为 可 行 的 方法 为 中性 点 串接 电容 和 中性 点 注 入 反 向直
流 电 流法 , 必 要 时还 可 降 低 变压 器 的 运 行工 作 点 作 为辅 助 手 段 。
压 波 动 。当铁 心磁 路饱 和后 : 为保 证 主磁 通 仍 然 是 正 弦 波 , 励 磁
2 直流偏磁产生 的原 因
( 1 ) 太 阳耀 斑 的 爆 发 会 产 生 地 磁 暴 , 而 地 磁 暴 会 在 地 表 产
电流 就 会 变 成 尖 峰 波 形 , 这 种 尖 峰 波 形 的励 磁 电 流 中 除 了含 有
关键词 : 变压器 ; 直流偏磁 ; 直 流 电位 补 偿 ; 中性 点 串 电 容
1 直 流偏磁的定义
直 流 分 量 出现 在 变 压 器 的磁 动 势 和 磁 通 中 , 这 种 现 象 称 为 “ 直流偏磁 ” .是 指 在 变 压 器 的 内 部 产 生 了 直 流 磁 势 或 直 流磁 通, 并 引发 电磁 效 应 。在 “ 直流偏磁” 的作 用 下 , 直 流 磁 通 和 交 流
基波分量 i m 1 之外 , 还 有一 定 的 三 次 谐 波 分 量 , 三 次 谐 波 分 量

直流偏磁对电力变压器的影响及其抑制方法

直流偏磁对电力变压器的影响及其抑制方法

直流偏磁对电力变压器的影响及其抑制方法由于“西电东送”的需要、工业和城市的发展,高压直流换流站、金属冶炼厂和轨道交通系统逐渐增多,导致直流偏磁与变压器振动等问题日趋严重。

系统分析了直流偏磁产生的原因,直流偏磁对电力变压器的影响,以及直流偏磁的抑制方法。

标签:直流偏磁;电力变压器;高压直流输电0 引言直流偏磁是指直流电流注入变压器绕组中,导致变压器磁通中产生直流分量而导致的一系列电磁效应。

近年来,随着高压直流换流站、金属冶炼厂和轨道交通系统逐渐增多,直流偏磁导致的变压器振动等现象逐渐增加且日趋严重。

1 直流偏磁产生原因1.1 地磁暴当太阳发生耀斑等剧烈活动时,太阳产生高温等离子体高速向地球运动,导致地磁场发生剧烈变化,使大地表面产生低频(0.001~1Hz)感应电动势(ESP),处于不同电位梯度的接地变压器通过输电线和大地形成回路,回路中流过感应电流(GIC),由于感应电流频率较低,相对于工频来说接近于直流,因此可使变压器产生直流偏磁现象。

1.2 高压直流输电高压直流输电(HVDC)系统由于具有造价低、损耗小、稳定性高等优点,在远距离、大功率输电中得到越来越广泛的应用。

当系统以单极大地回线方式或双极不平衡方式运行时,可能高达上千安的直流电流将通过换流站接地极流入大地,直流电流回路上的大地将产生电位梯度。

如果两个变电站均有变压器中性点接地并且其直流地电位有差异,直流电流将以变压器、大地和输电线为回路,从电位高的变压器中性点流出,从电位低的变压器中性点流进。

1.3 直流杂散电流杂散电流是指在设计或规定回路以外流动的电流。

直流杂散电流主要来源于轨道交通等直流电气化铁路、冶炼厂等直流电解系统和直流电焊系統等直流负荷。

直流杂散电流的流动导致回路上的大地产生电位梯度,不同电位梯度上的接地变压器中性点将流过直流电流。

2 直流偏磁对变压器的影响2.1 振动和噪音加剧当变压器中性点流入或流出直流电流时,直流电流将在铁芯中产生直流磁通,直流磁通与交流磁通叠加,使得一个半周的磁通大大增加,铁芯饱和,而另外一个半周磁通减小。

直流偏磁对变压器的影响及治理措施

直流偏磁对变压器的影响及治理措施

直流偏磁对变压器的影响及治理措施作者:占继宏邵崇军来源:《今日自动化》2020年第05期[摘要]直流偏磁是变压器运行的一种不健康状况,在基础上分析了直流输电单级大地运行导致的直流偏磁机理。

直流偏磁的出现会造成变压器的机械疲劳和绝缘损伤,且谐波对保护装置运行安全性产生了一定影响。

本文介绍了磁暴灾害和直流输电单极大地运行情况下,变压器的直流偏磁机理。

并重点分析了变压器直流偏磁下的次生灾害效应对变压器设备产生的不利影响,主要体现在变压器本体振动噪声增大、损耗温升增加造成的损伤,直流偏磁谐波对保护和无功补偿设备造成的误动和谐波放大影响,并从规划运行角度提出了预防和治理措施。

[关键词]变压器;直流偏磁;温升;振动噪声;谐波;磁暴灾害[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487(2020)05–0–03Influence of DC Deviation on Transformer and Its Control MeasuresZhan Ji-hong, Shao Chong-jun[Abstract]DC bias is an unhealthy condition of transformer operation.On the basis of this, the mechanism of DC bias caused by single stage earth operation of DC transmission is analyzed.The appearance of DC bias will cause mechanical fatigue and insulation damage of transformers, and harmonics will have a certain impact on the safety of protective devices.In this paper, the mechanism of DC bias of transformer under the condition of magnetic storm disaster and single pole operation of DC transmission is introduced.The adverse effect of secondary disaster on transformer equipment under DC bias is analyzed, which is mainly reflected in the damage caused by the increase of vibration noise and loss temperature rise of transformer body, the influence of DC bias harmonic on misoperation and harmonic amplification caused by protection and reactive power compensation equipment, and the prevention and treatment measures are put forward from the point of view of planning and operation.[Keywords]transformer; DC bias; temperature rise; vibration noise; harmonic; magnetic storm disaster由于我国能源分布处于“源荷割离”的现状,高压直流输电因其固有特点已广泛投入运行。

变压器直流偏磁抑制技术

变压器直流偏磁抑制技术

直流偏磁现象的原因分析
地磁干扰:地磁场的变化可能在变压器中产生感 应电流,导致直流偏磁现象。
变压器内部故障:如绕组匝间短路等故障,也可 能导致变压器出现直流偏磁现象。
附近直流电源的影响:当变压器附近存在直流电 源时,可能通过电磁感应等途径导致变压器直流 偏磁。
以上内容详细描述了变压器的直流偏磁现象及其 产生的原因和影响。在实际运行中,需要采取相 应的抑制技术来减轻或消除直流偏磁对变压器的 不良影响,确保变压器的安全稳定运行。
在变压器附近设置感应线圈,通过调节 感应线圈中的电流,产生与偏磁相反方 向的磁场,实现主动抑制。
VS
励磁电流调控法
通过实时监测变压器的直流偏磁情况,反 馈调节变压器的励磁电流,以主动抵消偏 磁效应。
主动抑制技术的控制方法
闭环控制:采用传感器实时监测变压器 的直流偏磁情况,通过闭环控制系统调 节主动抑制装置的参数,实现精确抑制
对比结果
主动抑制技术在抑制效果和可靠性方面优于被动抑制技术,但成本较高;被动抑制技术成 本较低,但抑制效果和可靠性相对较差。因此,在选择抑制技术时需要根据实际情况进行 权衡。
06
直流偏磁抑制技术的发展趋势 与挑战
Chapter
直流偏磁抑制技术的发展方向
混合型抑制技术
结合多种抑制技术的优点,开发混合型直流偏磁 抑制技术,以提高抑制效果。
智能化抑制技术
引入人工智能、机器学习等技术,实现直流偏磁 抑制的智能化和自适应化。
新材料应用
探索新型导磁材料,以降低变压器的直流偏磁敏 感性,提高抗偏磁能力。
未来面临的技术挑战与问题
抑制效果与成本平衡
在提高抑制效果的同时,需要控制成本,实现技术与经济的双赢 。
多场景适应性

变压器直流偏磁产生原因、影响和防范措施

变压器直流偏磁产生原因、影响和防范措施

变压器直流偏磁产生原因、影响和防范措施发布时间:2021-03-24T02:58:55.152Z 来源:《河南电力》2020年9期作者:沈海峰[导读] 浙江省受一次能源匮乏等制约,外购电成为满足电力供应的重要保障。

(浙江浙能电力股份有限公司萧山发电厂)摘要:直流偏磁是指直流电流注入变压器绕组中,导致变压器磁通中产生直流分量而导致的一系列电磁效应,使变压器工作在非正常工作状态的现象。

随着直流输电系统的日益发展,直流输电距离不断加长,输送容量不断加大,直流偏磁对换流站周边的发电厂和变电站主变压器的影响也不断加剧,本文对直流偏磁产生的原因进行了说明,对现有主变压器直流偏磁抑制措施及优缺点进行了阐述。

关键词:直流特高压;直流偏磁;原因;影响;防范措施1.浙江省电网直流特高压发展情况浙江省受一次能源匮乏等制约,外购电成为满足电力供应的重要保障。

由于高压直流输电系统具有造价低、损耗小、稳定性高等优点,在远距离、大功率输电中得到越来越广泛的应用。

近年来,浙江省特高压直流系统发展迅速,供电能力和供电量持续攀升。

2014年7月,四川溪洛渡左岸-浙江金华±800千伏特高压直流输电工程(宾金直流工程)投产;2016年11月,宁夏灵州-浙江绍兴±800千伏特高压直流输电工程(灵绍直流工程)投产。

分析表1统计数据,2018年浙江省外购电力、电量分别达到3011万千瓦、1497亿千瓦时,分别占全省最高负荷及用电量的37.5%、33%。

其中宾金直流最大外购电力、电量分别为564.19万千瓦、257.17亿千瓦时;灵绍直流最大外购力、电量分别为752.25万千瓦、334.22亿千瓦。

宾金直流和灵绍直流的最大外购电力、电量分别占外购总量的43.72%,39.51%。

此外,浙江省还接受吉泉±1100千伏供电能力1200万千瓦的直流特高压分电。

另外,据了解四川白鹤滩至浙江±800千伏特高压直流规划于2022年投产,电力供应能力800万千瓦。

简论直流偏磁对变压器的影响及治理方法

简论直流偏磁对变压器的影响及治理方法

Power Technology︱224︱2017年7期简论直流偏磁对变压器的影响及治理方法黄克峰广州高澜节能技术股份有限公司,广东 广州 510663摘要:直流偏磁现象主要是:流经绕组的直流电流作为变压器励磁电力组成部分,其直流电流能够让变压器铁芯偏磁,使变压器特点发生变化,让原有磁化曲线区域部分移动至铁芯磁饱和区域,进而造成变压器振动增加。

本文介绍了直流偏磁对变压器的影响与治理方法。

关键词:直流偏磁;变压器;影响与治理;方法分析中图分类号:TM41 文献标识码:B 文章编号:1006-8465(2017)07-0224-01笔者以某企业±800kv 直流超高压直流输电线路为例。

该直流超高压直流输电线线路接地极附近,宾金直流工调试时,在不对称运行形式情况下,换流站接地极附近110kv、220kV、500KV 中性点接地运行的多台变压器出现噪音、振动等现象,检测中性点直流电流大者超过90A,远大于主变压器额定直流电流,现场测试变压器噪声超过100dB,运行状况恶劣。

直流偏磁问题严重影响变压器安全运行与使用年限,而影响企业生产安全。

所以,直流偏磁对变压器治理成为保证变压器安全运行必要措施。

1 变压器直流偏磁影响因素 我国交流电网中,高压变压器(110kV,220kV,330kV,500kV 等)中性点接地方式采用金属接地方式,高压电网线路通过变压器中性点金属接地。

如果交流电网中两个不同变压器中性点接地点的大地之间存在电位差,就会在这两个变压器及连接线路中形成直流电流。

直流电流从中性点流入变压器的三相绕组及输电线路,过程中,将在铁芯磁通内出现直流分量,而造成磁通偏差励磁电流高度发生变形,变压器发生直流偏磁问题。

电网实际运行中,有几个现象可以引起大地的地电位差。

第一,太阳等离子风活动造成“地磁暴”将在地表出现电势差,引起的地磁感应电流在中性点接地变压器中发生直流电磁。

第二,超高压直流输电不平衡运行,特别是单极大地回路作业过程中,直流输电线路向换流站的接地极注入大量直流电流,由于地电阻的存在,大地电位以接地极为中性呈环形分布,距离越近电位越高,引起的直流偏磁问题越大。

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Ie 地表
电位
A 站 主 变
A变站 地网直 流电阻
偏置电流I
B 站 主 变
B变站 地网直 流电阻
A站地电位 B站地电位
A站到接地 极距离
B站到接地 距离(km) 极距离
3
一、直流偏磁产生原因 二、直流偏磁的危害 三、直流偏磁的评估 四、直流偏磁的抑制
主要内容
4
• 产生谐波 • 增加无功损耗 • 局部过热 • 振动、噪声加剧 • 影响互感器特性 • 继电保护系统故障
0.54
4
2
3
1
2
0.54
推5
1
3
1
3
0.54
荐 16
0
1
0
0
1.12
17
0
0
0
3
1.12
18
0
0
0
2
1.13
19
0
0
0
1
1.13
20
0
0
0
0
1.14
21
一、直流偏磁产生原因 二、直流偏磁的危害 三、直流偏磁的评估 四、直流偏磁的监抑控制
主要内容
22
380 喀什
俄罗斯
俄罗斯
15105000
呼伦贝尔能源
治理 统筹兼顾,综合治理 之本 协调规划、建设、运行与改造各阶段的不同需求
交直流特高压 同步落地的
10
上海电科院对长三角地区已开展了10多年的直 流偏磁影响方面的研究,通过仿真计算和实测,掌 握了上海地区直流偏磁的影响情况。
三、直流偏磁的评估
概况
直流地电位分布图 11
三、直流偏磁的评估
影响因素
• 土壤-结构、厚度、电阻率 • 接地极 • 交流网络-接地网、绕组、线路
13
• 互阻矩阵法
三、直流偏磁的评估
几种主要方法
• 1)互阻抗矩阵的形成工作 量巨大,当区域内有新站建 设或地埋工程时,必须重新 形成矩阵,计算效率较低;
• 2)该方法主要反映电网内 电流分布,地下电流的走向 通过互阻抗间接体现,当需 要对某地埋工程进行评价时 困难重重,且结果不够直观
14
三、直流偏磁的评估
通榆
260
908
吉林
90
铁岭
核电
150
320
340
375
塔什店
吐鲁番
400 鱼卡
200 370
格尔木
哈密 哈密煤电
350
安西 马鬃山
玉门镇 330
280 60
酒泉
190
2400
张掖 190
乌兰 350 羊曲
日月山 180 西宁
170 40 80
160
锡盟 480
1400 480 1600
东北华北背靠背
二、直流偏磁的危害
5
二、直流偏磁的危害
谐波电流含有率 %
6
噪声测量值
二、直流偏磁的危害
7
二、直流偏磁的危害
• 地电流其他对电磁环境的影响
• 对地埋设施的影响 地铁、输油管、输气管、水管
• 对大地测量的影响 地震、天文
8
一、直流偏磁产生原因 二、直流偏磁的危害 三、直流偏磁的评仿估真计算 四、直流偏磁的抑制
12
三、直流偏磁的评估
几种主要方法
• 直接解法
• 建立在表征恒流源场的泊松方程上,利用有限元、有限差 分、边界元等方法求解,限于计算区域的巨大规模,计算 效率较低,单次计算即需要15~20分钟左右,特别是每次 求解均需重新形成元素矩阵,完全无法满足区域电网抑制 措施优化计算中动辄上千个方案的优选需要
中俄背靠背 1400
140 50
40
满洲里 150 巴彦
海拉尔 160 牙克石
鄂1温20克 至冯屯
宝清
准北
伊敏
250
宝清
皇宫 150 伊宁
300
230 阿克苏 库车
250 170 奎屯
蒙古
哈尔滨
120
乌北
玛纳斯 140 150
200 奇台 80
西山电 西山 60 东郊
360
1400
1260
锡盟煤电
360
直流电阻。 – 应考虑自耦变
A变电站
站间系统的等 效直流电阻
B变电站

地面




Ie 地表
电位
A 站 主 变
A变站 地网直 流电阻
偏置电流I
B 站 主 变
B变站 地网直 流电阻
A站地电位 B站地电位
A站到接地 极距离
B站到接地 距离(km) 极距离
18
三、直流偏磁的评估
评估结果
2010年,上海地区主要500kV变电站在各直流单极大地满负荷运行情况下的直流 偏磁评估情况:
主要内容
9
三、直流偏磁的评估
目前上海地区拥有直流输电工程4条,800kV 复奉线、±500kV宜华、荆枫和葛南线。
上海境内直流接地极3处,其中荆枫和葛南共 用1个接地极。
上海周边距离较近的还有±800kV锦苏直流和 ±500kV龙政直流。
面临 直流输电落点多,容量大,与交流电网距离近 问题 涉及多电压等级,直流偏磁影响严重,影响电网运行
石家庄 210
160 济南 豫北
兰州东 140
270 平凉 180
19
实测变压器直流偏磁影响情况
三、直流偏磁的评估
实测
测试日期分别为2010年3月2日和5月4日 仿真计算和实测值比较
20
三、直流偏磁的评估
案例
表 2 推荐方案与应避免方案
方案
主变 A 主变 B 主变 C 主变 D
Fdc (Ω) (Ω) (Ω) (Ω)
1
3
3
1
3
0.54
2
2
3
1
3
0.54
3
3
3
1
2
直流偏磁影响的评估与治理技术
上海电科院 评价中心 2016年6月
1
一、站直在流跨偏越磁的产新生起原点因 二、直流偏磁的危害 三、直流偏磁的评估 四、直流偏磁的抑制
主要内容
2
一、直流偏磁产生原因
接地极 I
I1
I2
P1 变电站1
P2 变电站2
P3 变电站3
A变电站
站间系统的等 效直流电阻
B变电站

地面
几种主要方法
• 基于有限元的场路解法
R幅向 =
R径向 * * 2
(r2 r1 ) * ln
* r2 r1
r1
电流(A) 电压(V)
300
250
200 0
10 某方向电流
8 某方向电压
6
4
2
30
60
90
120
距原点距离(km)
0 150
15
三、直流偏磁的评估
几种主要方法
• 基于有限元的场路解法
• 计算资源:国家超算中心或高校 • 大地电阻网路的元件个数为径向2000*12=24000个,幅
向2000*12=24000个,共48000个 • ansys+matlab+pspice
16
• 土壤——直流地电位分布研究的关键
空气
浅浅浅浅 浅浅浅浅浅浅浅浅 浅浅浅 浅浅浅浅浅浅
三、直流偏磁的评估
数理模型
17
三、直流偏磁的评估
数理模型
• 交流系统建模——等效原则
– 包括了变压器的直流电阻和输电线路的
220 辽宁
250
蒙西煤电2
蒙西
400
北京西 100
天津 唐山
营口
150
沿海电源
金昌 200 2400 永登 白银
150 150
鄂尔多斯煤电蒙西煤电陕61北00 沙湖
蒙西煤电1
130 晋北
490 430
北京东150 270
1贺65兰8黄山0河19100银川东陕榆北横煤电15神0 晋木东南蒙煤西4电煤70电15晋33晋东5 北南煤电
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