500kV变压器中性点加装隔直装置的应用分析
500kV变电站主变中性点加装小电抗和电容隔直装置方案要点
500kV 变电站主变中性点加装小电抗和电容隔直装置方案广东电网公司电力科学研究院广东省电力设计研究院2011年2月500kV 变电站主变中性点加装小电抗和电容隔直装置方案广东电网公司电力科学研究院广东省电力设计研究院2011年2月变压器中性点加装小电抗和电容隔直装置方案 1 项目背景由于电网结构加强，500kV 变压器采用自耦变压器等原因，部分500kV 变电站出现单相短路电流高于三相短路电流的现象，成为限制电网运行和发展的主导因素之一，需控制单相短路电流水平的增长。
在广东省电力设计研究院编制的《500kV 变电站主变中性点加装小电抗专题研究报告》的研究结果表明，500kV 自耦变压器中性点采用小电抗接地对降低单相短路电流的效果明显，随着电力系统规模的扩大和系统短路电流的不断增大，采用中性点小电抗接地的方式来限制变电站的短路电流是很有必要的。
在另一方面，直流输电的快速发展带来了变压器直流偏磁的问题。
目前已有五回直流输电系统落点的广东电网，由于地质条件的特殊性(多为花岗岩地质，大地直流电阻较大，这些直流输电系统初期的单极系统调试和后期的非正常运行所引起的大地回线方式导致交流系统中接地变压器的直流偏磁问题变得越来越严重和频繁，是国内变压器直流偏磁问题最严重的省份。
变压器直流偏磁可能会导致引起主变谐波、噪声、过热等问题，严重时可引起变压器、电容器组的损坏，并可能引起保护的误动，影响了变压器、电容器组，乃至电网的安全运行。
广东电网公司电力科学研究院针对变压器直流偏磁的抑制措施，开展了大量的研究工作，研制出一套新型的电容隔直装置，并已成功应用于广东电网多个变电站，对变压器直流偏磁的抑制效果明显。
目前，广东电网部分变电站同时出现单相短路电流过大和变压器直流偏磁的问题，针对该问题，本报告对主变中性点同时加装小电抗和电容隔直装置的设计方案及对各方面的影响作了必要的分析。
2 主变中性点小电抗简介2010年，广东电网横沥、香山、鹏城、宝安、莞城共五个500kV 变电站的主变中性点加装了小电抗。
500kV变电站加装中性点设备电气技术方案研究
500kV变电站加装中性点设备电气技术方案研究中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：一、概述近年来随着广东电网装机容量和各级电压网架建设的高速发展，500kV网架结构大大增强，珠江三角洲地区基本形成了双回路内外环网的结构。
电网结构的加强满足了广东电网负荷增长和可靠供电的需求，但同时也带来了电网短路容量的问题。
由于电网结构加强，500kV变压器采用自耦变压器等原因，部分500kV变电站出现单相短路电流高于三相短路电流的现象，成为限制电网运行和发展的主导因素之一，需控制单相短路电流水平的增长。
另一方面，直流输电的快速发展带来了变压器直流偏磁的问题，目前已有五回直流输电系统落点的南方电网广东地区，这些直流输电系统初期在单极调试和后期的非正常运行所引起的大地回路方式导则交流系统中接地变压器的直流偏磁问题变得越来越严重和频繁，是国内变压器直流偏磁问题最严重的地区。
变压器直流偏磁可引起主变谐波、噪音和过热等问题，严重时刻引起变压器和电容器组的损坏，并可能引起保护的误动，影响变压器、电容器组以及电网的安全。
国内在500kV变压器中性点加装小电抗在部分电网如华东、华北电网有少量应用，中性点隔直装置电力系统的应用缺乏经验，其性能没有实践检验，同时加装两种装置同时会引起过电压和绝缘配合、参数选择和接线选择等问题。
本文为南方电网在广东地区500kV主变压器加装中性点设备的设计、优化提供了指导和依据，为限制单相短路电流、抑制主变中性点直流偏磁的应用设计提供了借鉴意义。
二、技术原理及方案2.1500kV主变中性点加装小电抗模型分析中性点经小电抗接地的自耦变压器的零序等值电路中，包括三角形在内的各侧等值电抗，均包含有与中性点接地小电抗有关的附加项。
自耦变压器中性点接小电抗各绕组的零序等值电抗表达式如下：式中，――中性点小电抗阻抗――高中压变比从上式可知，若Xn=0，即变压器的中性点直接接地，则由于自耦变压器中压侧电抗常为零或者接近为零，所以大量使用自耦变压器的500 kV 变电站中压侧的零序电抗很小，从而造成中压侧的单相短路电流较大。
电厂变压器中性点电容型隔直装置接地应用
电厂变压器中性点电容型隔直装置接地应用发布时间：2022-11-08T05:18:14.268Z 来源：《福光技术》2022年22期作者：张智渊[导读] 在交流输电混合电厂，若直流输电电流流入变压器中性点，可能会直接产生变压器直流偏磁的情况。
整个电厂的电路因不对称引起振动和谐波等问题，最终影响变压器甚至整个电厂的正常运行[1]。
广东粤电新丰江发电有限责任公司广东河源 517000摘要：直流电流通过接地中性点流经变压器绕组，会导致整个电厂电路因不对称引起振动和谐波等问题，因此本文将电容型隔直装置安装至电厂中，对其接地应用效果展开研究。
隔直装置拥有两种运行状态，可以通过电厂波动的电流情况针对性处理，对电容器会起到更可靠的保护作用，保证高压直流输电的稳定性。
实验优化分析显示，加入隔直装置能承载更多的偏磁电流，说明中性点电容隔直装置起到了一定的优化作用。
关键词：电厂；变压器中性点电容；直流偏磁；隔直装置；中图分类号：TD52；TP391.9 文献标识码：A引言在交流输电混合电厂，若直流输电电流流入变压器中性点，可能会直接产生变压器直流偏磁的情况。
整个电厂的电路因不对称引起振动和谐波等问题，最终影响变压器甚至整个电厂的正常运行[1]。
直流输电系统建设初期的系统调试、直流输电系统设备故障或检修等原因，使得直流输电系统单极大地回线方式或双极不平衡方式运行几乎不可避免；而越来越多的直流输电系统投运使其发生的概率大大提高[2]。
当直流输电系统以单极大地回线方式或双极不平衡方式运行时，强大的直流电流通过接地极注入大地，经大地流到直流系统的另一端。
直流电流会在流经的大地路径上产生电位差，而交流输电系统通过中性点接地的变压器及输电线路与大地构成并联回路，可引起数十安的直流电流经交流系统传输[3]。
当直流电流通过接地的变压器中性点流经变压器绕组，将引起变压器磁路直流偏磁，导致铁心的半波饱和，从而产生谐波，引起振动和噪声、过热等问题，严重时可引起变压器的损坏；谐波还可能引起电容电抗器组的谐振损坏、引起保护误动等问题。
500kV单相变压器中性点环流分析与改造措施探究
500kV单相变压器中性点环流分析与改造措施探究一般情况下，关于500kV单相变压器中性点接地方面会有两种设计方案。
一种是中性点汇流母线两端通过引下线与主接地网连接，另一种是汇流母线一端通过引下线与主接地网连接。
要求500kV单相变压器严格按照该地区的变电站要求，选择中性点接地方式，并加强对中性点环流情况进行分析，为接下来的改造方案设计提供参考依据。
标签：500kv;变压器;1 500 kV单相变压器中性点接地方式1.1 一端一点接地大多数500kV变压器的中性点在接地时都会选择这种接地方式。
一端一点接地指的是只有一根接地引下线从汇流母线一端引出，并与接地网完成连接。
如果接地引下线受到了破坏，或者长时间缺少维修养护而自然辐射，接地引下线的截面会缩小，严重时也会发生断裂现象，设备的热稳定将不能满足500kV变压器运行要求，这时电网运行也会出现接地故障或者短路故障。
由此可见，一端一点接地的500kV变压器中性点接地方式缺乏安全性与可靠性，但是接地引下线可以通过电流较小的三相不平衡电流，如下公式所示：IA+IB+IC=I。
1.2 π型接地这种接地方式要求500kV变压器中性点有两根引下线可以与接地网进行连接，两根引下线需要符合500kV变压器热稳定需求。
因此，这种连接方式就产生了500kV变压器中性点汇流母线两端分别引出接地引线，并与接地网不同点连接的接地方式，人们将其称为π型接地方式。
该中性点接地方式可以满足500kV 变压器设备中两根引下线备用需求，也提高了500kV变压器运行的安全性，但是引下线也会通过大小相等、方向却相反的电流。
1.3 一端两点接地为了防止以上两种接地方式存在的弊端，人们又使用了500kV单相变压器中性点匯流母线一端引两根接地引下线与接地网连接的方式。
设备正常运行时，引下线电流和只达到500kV单相变压器自身不平衡电流，当500kV单相变压器发生故障时，这种接地方式还会对故障电流产生分流效果，降低故障电流对500kV单相变压器接地装置产生的不利影响。
变压器电容隔直装置关键技术及应用分析
12
变压器电容隔直装置关键技术及应用分析
电工电气 (2019 No.9)
流注入型故障率较大和维护成本较高，应用较少。 本文主要介绍了电容隔直装置的基本原理和装
置组成，系统阐述了隔直电容投切控制逻辑与运行 模式，结合实际采集数据分析了电容投切前后的电 气量变化，并对隔直电容应用对电网保护的影响进 行了研究。
路流通，电网输电线路自然成为其良好通路，直流 电流周期波动、持续时间长。
电流从一站变压器中性点流入，通过输电线路从另
目前变压器直流偏磁抑制装置主要分为电容隔
一站的变压器中性点流出。直流电流的注入使得变 直型、电阻限流型和反向电流注入型。电容隔直型
压器铁芯饱和、励磁电流畸变，出现变压器直流偏 装置的优点是能完全隔绝直流电流、具有较低的阻
0 引言
培的直流电流。其特点为直流电流大、电流稳定、
持续时间短。
随着经济的发展，大地中的直流电流污染源数
2) 对于使用直流电驱动的轨道交通，如果回
量呈递增趋势，其导致的变压器直流偏磁现象日趋 流钢轨绝缘降低，将向大地注入上百安培的直流杂
严重。由于大地中直流电流总是选择阻抗最小的回 散电流，其特点是直流电流小 ( 相对换流站而言 )、
1 基本原理与装置组成
1.1 基本原理 变压器中性点电容隔直装置在检测到变压器中
性点直流偏磁电流超过限值并达到时限时，会自动 打开旁路机械开关，将电容器串入变压器中性点与 地网之间，利用电容“隔直 ( 流 ) 通交 ( 流 )”的 特点，有效隔断流过变压器中性线的直流电流。
关键词：变压器；直流偏磁；电容隔直；控制逻辑 中图分类号：TM403.5 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2019)09-0012-06
500 kV变电站主变隔直装置定值整定策略分析
摘要：在交直流混合运行大电网中，500 k V变压器中性点加装电容隔直装置是抑制直流偏磁的有效措施，为了确保电容隔直装置正确动作，杜绝频繁动作，降低装置寿命，分析变压器直流偏磁来源，确定电容隔直装置的定值对策十分必要。
现通过对某500k V变电站主变中性点电容隔直装置频繁动作的原因进行了分析，提出了500 kV变电站主变中性点电容隔直装置的定值整定策略。
关键词：变压器；隔直装置；定值；整定策略引言目前南方电网辖区内已投入运行的直流输电系统共8回，分别是天广直流、禄高肇直流、兴安直流、楚穗直流、普侨直流、牛从直流、新东直流、昆柳龙直流，直流落地点均位于广东境内。
南方电网呈明显的强直弱交特性，交直流并联运行对广东电网的影响十分明显。
直流落点附近变电站变压器加装电容隔直装置变得很有必要。
本文对某500 kV变电站主变中性点电容隔直装置出现频繁动作的原因进行了分析，提出了新的定值整定策略。
1案例分析某500 kV变电站位于南方电网西电东送某高压直流受端换流站附近，投运以来，在以直流单极大地方式运行时，直流偏磁电流较大，试验数据如表1所示，单台主变负荷425 MW。
从表1数据可以看出，当直流系统接地极无入地电流时，主变中性点直流电流很小，对主变基本无影响。
直流系统以单极大地方式运行时，主变直流偏磁电流受入地电流影响十分明显，入地电流为1 200 A时，偏磁电流已接近变压器设计的最大允许值±10 A，主变噪声平均增加14 dB。
入地电流为3 000 A时，偏磁电流已达到-24 A，超过主变最大允许能力的2倍，噪声也增加了20 dB左右。
主变中性点加装电容隔直装置显得十分必要，加装后装置主要定值参数如表2所示。
电容隔直装置投运后有效抑制了直流单极大地运行方式时的主变直流偏磁现象。
但装置运行一段时间后，出现隔直装置频繁动作投入现象，大大缩短了设备使用寿命，降低了隔直装置的可靠性。
2原因分析2.1 电容隔直装置工作原理图1为电容隔直装置原理图，图中C为隔直电容，K3为快速旁路开关，快速旁路开关断开后中性点直流电流经电容C隔直。
电容隔直装置在500kV罗洞变电站中的应用
电压超 过 １ ， 时 ５ 时 ， 置应 当 由直接 接地 状 态 转为 抑 直工 ．Ｖ 延 ８ Ｓ 装
电容 隔 直装 置 在投 入 运行 后 ， ２种 工作 状 态 ： １ 直接 接 地 有 （） 状 态 ： 闸管及 Ｋ 晶 ３机 械 旁路 开关 闭合 ， 参见 图 １保 证 主变 中 性点 ，
直 接接 地 。 接接 地 状态 为装 置 的主 要工 作状 态和 默 认工 作状 态 。 直 在主 变 中性 点直流 电流不 超过 设 定限值 时 ，装 置都 处 于直 接 接地
并介绍该装置 的构成 原理和功能。
关键 词： 变压器 ； 中性 点； 直流 电流： 电容隔直装置
近年来， 随着 我 国 电网建 设 的飞速 发 展 ， 直流 输 电系 统 以其 不 器 电 容隔 直装 置 Ｋ ２接 地 刀 闸合 位 ， ３机械 旁 路 开关 合 位 ， 电容 Ｋ 受 交流 输 电稳 定性 问题 制约 、 同等容 量投 资 省 、 占地 少等 诸 多优 点 器 被短 接 ， 时装置 运行 于“ 此 直接 接地 状 态 ” 。 在 电网 中得 到越 来越 广 泛 的应用 。但 是广 东 省 电力科 学 研究 院 监 测 数据 显示 ， 着南 方 电 网西 电东送 工程 的陆续 投运 ， 流输 电通 随 直 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 Ｋ ３机 械 旁 路 开关 ， 电容 器 投 入 ， 用 电容“ 使 利 隔直 （ 流）
电容隔直装置在变压器中的应用
电容隔直装置在变压器中的应用文章浅析“直流偏磁”的概念，并就电容隔直技术消除变压器中性点的直流偏量，解决直流偏磁对变压器的危害进行阐述。
标签：直流偏磁；电容隔直；变压器我国能源分部不均和东西部的经济发展差异，使得大容量、长距离高压直流输电成为解决现代电力需求矛盾的主要办法。
在直流单极大地回路方式或双极不平衡运行方式，大地中流过的巨大的直流电流，会对一定区域内的中性点接地的变压器产生严重的直流偏磁影响。
增加变压器的无功损耗的同时，危及变压器的安全可靠运行，甚至引起继电保护的误动作。
一、直流偏磁概念及其成因电力变压器的磁动势和磁通出现直流分量的现象称为“直流偏磁”。
它是指由于某种原因导致的变压器内部产生直流磁势或直流磁通，以及由此引起的一系列电磁效应。
这一现象将对变压器的正常运行产生不利的影响，诸如励磁电流有效值、高次谐波成分及其相应损耗的增加，铁心高度饱和引起的漏磁通的增加，以及由此引发的局部过热、绝缘老化等问题。
产生直流偏磁的有以下两个原因：1.太阳等离子风的动态变化与地磁场相互作用产生的地磁“风暴”。
作用于中性点接地的电力变压器时，地表电位梯度将在其绕组中诱发地磁感应电流，其频率在O.OOl-lHz之间，与50Hz的交流系统相比较，可看作近似的直流。
具有数值较大，持续时间短的特点。
2.采用单极大地回路的直流输电线路与交流输电线路的并行运行或交流网络中存在非线性元件。
在我国高压直流输电的几乎都是双极中性点单端接地方式。
直流输电系统采取单极大地返回方式，因而在其换流站周围一定区域内会产生地表电流。
与其并行的交流输电系统中的中性点直接接地的变压器如果距离换流站不远，就会受到干扰。
这种干扰作用的直接表现就是通过交流变压器的接地中性点在交流变压器的励磁电流中产生直流分量。
具有数值较小，持续时间长的特点。
二、主变压器异常分析A电厂一期3×390MW燃气一蒸汽联合循环机组，装有三台SFP-480000/220型油浸式变压器，强迫油循环导向风冷方式，H.V额定电流1145.2 A（额定分按时）。
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500kV变压器中性点加装隔直装置的应用分析
发表时间：2014-10-30T13:37:14.483Z 来源：《科学与技术》2014年第9期下供稿作者：陈正龙
[导读] 电容隔直装置的原理就是利用了电容器“隔直流通交流”的特性对直流电流进行抑制。
陈正龙
广东电网有限责任公司惠州供电局 516001
摘要:本文通过分析变压器发生直流偏磁的原因，比较变压器中性点直流电流抑制举措的优缺点，得出了通过对主变压器中性点加装隔直装置能有效抑制主变压器中性点直流电流的结论，并且对隔直装置运行情况及缺陷进行分析，提出了解决隔直装置频繁动作的具体措施，为变压器中性点直流电流抑制措施在变电站的应用提供参考。
关键词：变压器；中性点隔直装置；运行；维护
引言：
随着用电需求量的增长，电网结构不断加强，直流输电系统由于其较交流输电具有更高的稳定性，同等容量投资省、占地少等优点，在电网中得到越来越广泛的应用。
随着直流输电通道不断增加，当直流输电系统以大地回流方式(包括单极大地回线方式及双极不平衡方式)运行时，将会导致电网内其线行或接地极附近的变电站主变压器中性点直流电流过大，使变压器发生直流偏磁，导致谐波，噪声、过热等问题的发生，更有甚者会烧坏变压器。
因此，必须对主变压器中性点直流电流采取必要的抑制措施。
1.电容隔直装置的原理及其运行状态分析
电容隔直装置的原理就是利用了电容器“隔直流通交流”的特性对直流电流进行抑制。
主要由直流抑制主设备和远方监控系统两部分构成，其中直流抑制主设备包括电容器、晶闸管、旁路开关、数字监控装置及交直流电流互感器CT、电压互感器PT，这些设备被集成在户外箱体内构成直流抑制主设备。
装置电气结构原理图如图1所示。
电容隔直装置有两种工作状态：“接地状态”和“隔直状态”。
电容隔直装置在电网运行正常时工作在接地状态。
如图1所示，此时#2变压器中性点52000接地刀闸在分位，52GZ电容隔直刀闸在合位，机械旁路开关K3合位，电容器被短接，装置运行于“直接接地状态”。
当变压器中性点出现直流电流，超过设定的电流定值和延时时，如图1所示，装置自动断开机械旁路开关K3，使电容器投入，利用电容“隔直(流)通交(流)”的特点，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”。
当检测到电容器两端电压的直流分量低于设定限值和延时，控器判断为变电站的直流地表电势消失，装置自动合上机械旁路开关K3，转为“直接接地状态”。
装置工作在“隔直状态”时，当检测到变压器中性点电流的交流分量超过限值时，控制器判断为电网发生短路故障，装置触发闭合电容器的晶闸管和机械旁路开关K3,自动转为“直接接地状态”，保证变压器中性点直接接地，起到限压和分流的作用，从而使电容器免受长时间的大电流作用，达到保护电容器的目的及避免变压器受暂态过电压的影响造成损害。
2.变压器中性点直流电流抑制举措
当前，变压器中性点直流电流的抑制方式大致有以下几点：
(1)变压器绕组出线串联电容。
流经变压器的直流电流必须通过变压器的中性点、绕组及连接线路才能形成电流回路，因此，在变压器绕组出线处串联耦合电容可以阻断直流电流流经变压器。
(2)变压器中性点串联电阻。
流过变压器直流电流的大小不但取决于直流输电大地回线所造成的中性点接地电位差，还取决于变压器中性点接地电阻、绕组和连接线路的等效电阻，因此，在中性点接地线上串联限流电阻可以有效抑制中性点直流电流。
(3)变压器中性点补偿电流法。
补偿电流法通过向变压器附近大地注入直流电流，使变压器中性点获得与流过变压器的直流电流方向相反的补偿电流，以抑制变压器部分直流电流。
(4)变压器中性点装设隔直装置。
利用电容“隔直(流)通交(流)”的特点，在变压器中性点串联电容，以阻断流经中性点的直流电流。
对于措施(1)，主变压器出线正常运行负载电流较大，装设串联电容器价格昂贵，技术复杂，装设困难；对于措施(2)，变压器中性点装设的限流电阻需足够大才能满足限流的要求，而大的电阻不能保证系统可靠接地的要求，若在故障时用放电间隙将此电阻旁路，会使系统接地阻抗不连续，导致继电保护配置复杂化等；对于措施(3)，其优点是对运行系统的参数不会产生影响，缺点是要求的技术比较高，而且装置比较复杂、昂贵。
因此，措施(1) (2)（3）未能得到广泛应用。
目前，基于变压器中性点装设隔直装置具有较好的隔断中性点直流电流的效果，已在电网系统中得到较好的应用。
3 隔直装置运行情况及缺陷分析
据统计，南方电网部分500kV变电站主变中性点自加装隔直装置以来，总体运行情况比较好。
当发生高压直流输电线路单极对大地引起的变压器偏励磁时，隔直装置均能进行良好的精准分析，正确的做出动作。
但是，隔直装置属于新技术、新设备，受不同地区地网结构和阻抗不同的因素制约，其部分定值需通过试运来确定适当的值。
在装置
的试运初期，由于无经验值可参考，为了保证变压器的稳定运行，隔直装置的“电压低门槛值”、“电压低门槛延时”取值均相对保守，但实践中发现地网阻抗较小，直流分量在电容器两端形成的电压值亦相对较小，所以会造成隔直装置频繁动作的现象。
为了解决隔直装置频繁动作的问题，可以采取以下控制措施，主要有：(I)将隔直装置从自动控制方式转为手动控制方式，由运行人员进行操作，同时积累相关数据信息；(2) 对主变中性点电容电压采集元件进行校准，以降低由于零漂引起的误差；(3)根据积累的数据修改程序文件，将“电压低门槛延时”的设置范围改为 O～100min，并将此定值由 10min改为 100S。
根据实际实践，通过以上的改进措施，隔直装置频繁动作的现象得到了显著改善，使设备的使用寿命在一定程度上得到了延长。
4结束语
以上分析表明，变压器中性点加装电容隔直装置抑制主变压器中性点直流电流的效果明显，效率及运行稳定性高，可以有效隔绝大地系统中直流电流分量对主变压器的影响，减少损耗，对主变压器的安全运行有重大作用。
将会成为解决主变压器直流偏磁问题的主要应对措施。
参考文献
【1】朱艺颖，蒋卫平，曾昭华，等．抑制变压器中性点直流电流的措施研究EJ]．中国电机工程学报，2005，13(25)：1～7 【2】邵家海，吴翎．超高压直流输电对运行变压器的影响及变压器直流抑制措施EJ]．东北电力技术，2005，10：17～20 【3】童能高，陈洁．抑制主变压器中性点入地直流电流的几种措施[J]．广东电力，2009，22(10)：13～15
【4】卢敏波．电容隔直装置在 500kV罗洞变电站中的应用 [J]．机
电信息，2011(15)。