电容隔直装置在变压器中的应用

　　摘要：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。

　　关键词：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)。以#1主变2012至2014年的运行情况为例(见表1)，其中2013年8月2日测得#1主变中性点的直流分量高达59A左右。根据DL/T 5224-2014《高压直流输电大地返回系统设计技术规范》规定三相五柱式变压器绕组中通过的直流电流不大于额定电流的5%。按此得出A电厂#1主变的额定电流的5%约为5.72A换算为中性点约17.17A。根据多次的测量(表1)其直流电流值多次、且远远超过超过规程规定。

　　通过对检测数据的分析，#1主变的中性点直流分量主要集中在在06：00～24：00时间段内±7A上下快速波动，具有时间长，数值较小的特点，初步判定为受单极大地回路的直流输电线路的影响。经与省电力调度通信中心的沟通，发现该现象与±500KV某直流输电工程的单极大地回路运行有密切关系。

　　三、对变压器的安全运行的危害

　　直流偏磁对于变压器的主要危害有：振动和噪音的增大，使之铁芯和变压器附件随之振动增大，进而附件连接不牢固或绝缘垫块松脱;铁芯局部发生过热的现象等等，要是振动过大，变压器油箱轻则漏油，重则开裂，零部件损坏，危及变压器安全可靠运行。

　　变压器在设计、制造过程当中，已经考虑承受短路电流的的电动力的冲击，因为，电流畸形所产生的不正常小振动在短时间内一般不会影响设备的安全性。持续性的过大振动和直流偏磁导致的局部过热，对紧固部件等产生不利影响，加剧变压器的老化。

　　四、电容隔直装置的应用

　　为彻底消除直流偏磁对主变的影响。A电厂提出在接地极与变压器中性点之间串入电容器。利用电容的“隔直(流)通交(流)”的特点，既能有效消除中性点的直流偏量，又不影响交流电流的正常流通。结合可靠性和经济性，A电厂采用三台主变共用一套隔直装置接地方式(如图所示)，通過简单便捷的接地刀切换，改变三台主变的接地方案。

　　图中的隔直装置由电容器、旁路系统和监控装置组成。当主变中性点的直流偏磁电流值超出设置的数值并维持一定的时间，数字控制器将自动打开旁路开关，将直流电流有效隔断。

　　结语：电容隔直装置为无源方式，安全性高;隔直效果好;对系统继电保护影响小;运行维护方便。通过该项目的实施，从而实现对主变中性点直流偏磁电流的有效抑制。可防止变压器振动加剧和过热，保护误动作等事故。解决变压器直流偏磁问题的同时，减少了因其导致的电力谐波，可改进电网的电能质量，降低谐波导致的有功无功损耗，对改善供电质量有重要作用。解决变压器直流偏磁问题的同时，减少了因其导致的电力谐波，可改进电网的电能质量，降低谐波导致的有功无功损耗，对改善供电质量，节能降耗有重要作用。

　　参考文献：

　　[1]DL/T596-1996电力设备预防性试验规程

　　[2]DDL/T 5224-2005高压直流输电大地返回运行系统设计技术规定

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文章名称： 电容隔直装置在变压器中的应用

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