大直流輸電對交流系統(tǒng)變壓器的影響

【摘要】目前我國的社會發(fā)展成就舉世矚目，許多行業(yè)都取得了很大的進步，為世界的經濟發(fā)展提供了重要推力。在各項事業(yè)的發(fā)展中，電力系統(tǒng)是發(fā)展的比較迅速的產業(yè)之一，并且為我國的經濟建設做出了重要貢獻。但是由于我國電力系統(tǒng)的整體技術水平還不夠高，在高速發(fā)展中也發(fā)現(xiàn)了不少的問題，其中變壓器的異常是一個比較主要的原因，本文就大直流輸電對交流系統(tǒng)變壓器的影響做了探究，以供同行借鑒。

【關鍵詞】大直流輸電；交流系統(tǒng)；變壓器

一、前言

大直流輸電又被叫做高壓直流輸電，是用直流電進行電力傳送的一種傳輸方式，與傳統(tǒng)的交流輸電相比有自己的優(yōu)勢和特點，世界上第一個采用大直流輸電線路的國家是瑞典。在通過人們對這種輸電方式的不斷使用以后，發(fā)現(xiàn)這種方式具有很多的優(yōu)點，尤其是在經濟性上與傳統(tǒng)的交流輸電相比很是突出。目前主要應用在海底電纜的輸電中。不過大直流輸電的換流器一般比較昂貴，同時會損失較多的電力資源，而且作為單極運行會對變壓器的正常運轉造成一定影響。下文就大直流輸電對交流系統(tǒng)變壓器的影響做了探究。

二、直流輸電的特點

在科學技術不斷發(fā)展的背景下，電力傳輸的方式和水平也越來越高，許多傳統(tǒng)的交流輸電已經被直流輸電技術所取代，直流輸電的優(yōu)越性也慢慢展現(xiàn)出來，呈現(xiàn)出來以下優(yōu)點：①由于直流輸電只需要兩根導線，在使用地面或者海洋作為回路的情況下只需要一根導線，因此在線路建設中不需要投入大量資金購買電纜，節(jié)省了大量對資源的使用，降低了施工成本。②因為直流輸電只需要一根或兩跟導線，而且線路本身無感抗、無容抗、電阻發(fā)熱小，因此能夠大大降低電力在傳輸過程中造成的大量資源浪費，對于節(jié)能減排來說大有裨益。③傳統(tǒng)的輸電技術在鋪排上會占用大量的土地，而滯留線路因為走量寬度窄，所以會節(jié)省出大量的土地資源，節(jié)省了大量的施工成本。④除了經濟性，直流輸電的技術性也可圈可點。直流輸電調節(jié)速度快，運行可靠。在正常情況下能保證穩(wěn)定輸出，在事故情況下可實現(xiàn)緊急支援，因為直流輸電可通過可控硅換流器快速調整功率、實現(xiàn)潮流翻轉。

三、舉例分析

某電業(yè)局220kV陽明變電站1號主變，型號SFS10-180000/220該變電站值班員發(fā)現(xiàn)該主變運行異常，噪音明顯偏大且聲響類型有很大小不同，油溫比另一臺并列運行的主變略高3攝氏度，匯報領導后，進局里專家現(xiàn)場確認，需停役后測試。在隨后的電氣測試和油化試驗，各個項目均無異常，如下附上當時的試驗數據：

低電壓短路阻抗（2檔）

高/中13.709%高/低23.762%中/低7.7031%2007.10.09

高/中13.7%高/低23.735%中/低7.684%2007.01.17

直流電阻（mΩ）上層油溫250C AOBOCO△

303.5304.4305.50.65% AmoBmoCma△

52.9152.8052.960.3% Abbeca△

28.5528.6228.640.31%

絕緣電阻（M ） 鐵芯對地2130 火件對地1800

H227.19 L/LCH45.54 L/LC2H61.15 L/LC2H40.88 L/L

C2H2o L/L C1+C27.57 L/LCO338.79 L/LCO21488.32 L/L

我們在經過電氣試驗和油化試驗以后，對數據進行了詳細的比對，發(fā)現(xiàn)變壓器的數據處于才正常的范圍之內，因此可以判斷變壓器是正常得，并沒有故障或者異常。因此這次運行異常跟變壓器無關，我們開始了對于外界原因的考慮。前文提到變壓器發(fā)出了聲響較大的噪音，根據經驗判斷為鐵芯的狀態(tài)出現(xiàn)了異常，但是經過檢查發(fā)現(xiàn)鐵芯是完好無損的，因此排除了鐵芯的質量問題。如果不是鐵芯，那么接下來有可能的就是剩磁和磁路飽和。因為鐵芯經過檢查是完好無損的，所以不會有一次性剩磁，因此可能是磁路飽和。經過進一步對于變壓器的檢查，發(fā)覺到一號主變的中性點與二號主變的中性點連接方式不同，一號主變中性點是以接地為連接方式，而二號主變中性點也是接地的連接方式，因此我們判斷有可能是由于外部電流進入到變壓器，導致變壓器中心點異常。因此我們改變了二號主變中性點的連接方式，讓它由接地變?yōu)椴唤拥?，就在設置完成以后，變壓器的噪音突然消失，異常問題得到了解決。接下來我們又把二號中性點重新?lián)Q回原來的接地方式，異常的噪音又出現(xiàn)了，因此噪音是由中性點的連接方式導致的。

我們在兩臺卞變并列運行時測了流經中性點的交直流分量和噪聲分貝數，如下：

1#主變中性點未接地2#主變中性點接地

測量2#主變中性點電流4.76A（交流）一2.21A（直流）

最大噪音75db旁邊1#主變噪音64db

2#主變中性點未接地1#主變中性點接地

測量1#主變220kV中性點電流4.15A（交流）一2.28A（直流）

110kV中性點電流3.38A（交流）+0.81A（直流）

根據收集的數據資料基本可以證明，中性點接地時大直流輸電會對變壓器產生影響，這種影響主要是大直流輸電時單極運行造成的。這是因為直流輸電在單極運行時會與地面形成一個回路，而在地下會有很多管網設施，直流電會流過這些設施，從而對產生短路或者分流，影響變壓器的正常運行。如果電流過大則會導致變壓器出現(xiàn)故障，對整個電網系統(tǒng)造成影響?，F(xiàn)在我們分析一下為什么直流電流中入主變中性點會引起噪音變大，油溫升高。電力變壓器鐵芯磁通與勵磁電流關系曲線并非線性的。現(xiàn)代變壓器鐵芯多采用冷軋硅鋼片，其導磁率較熱軋硅鋼片高，磁通密度1.5～1.7T。220kV及以上大容量變壓器在額定電壓下，勵磁電流僅為額定電流的0.1%。但是勵磁電流的大小隨著外施電壓的增大而急劇增大。一般對于優(yōu)質冷軋硅鋼片來說，當外施電壓增加5%}勵磁電流增加約50%；電壓增加10%時，勵磁電流則增加3.5倍，而當電壓增加15%時，勵磁電流則增加約8倍。這樣當變壓器繞組中有直流電流流過時，由于直流電流的影響，可能能使勵磁電流工作在鐵芯磁化曲線的飽和區(qū)，導致勵磁電流明顯變大，波形也從正弦波變成了尖頂波，尖頂波中含有大量的諧波分量。勵磁電流明顯增大導致的后果就是噪音變大，銅耗明顯增加，電壓波形也從正弦波變?yōu)榱似巾敳?，另外山于諧波分量的存在，可能會發(fā)生此平時變壓器設計廠家無法預料的聲音共振之類的問題。

因此我們需要控制直流電流的合適電壓，就目前來講，國家已經對此有了一定的規(guī)定，具體要求是讓變壓器在百分之一百零五的額定電壓下平穩(wěn)運行，在這個狀態(tài)下的勵磁電流會在變壓器的掌控之中，不會對正常運行造成影響。因此我們在使用直流電流時需要吧它控制在這個限制之內，保障變壓器的安全穩(wěn)定運行。

四、結語

目前我國的電力建設在高速發(fā)展，電力系統(tǒng)的技術水平也在不斷的提高，這也帶動了電力傳輸方式的改變。目前我國許多地方的電力系統(tǒng)已經由傳統(tǒng)的交流傳輸轉變?yōu)榱酥绷鱾鬏敚@中傳輸類型對于電力系統(tǒng)的發(fā)展來說具有巨大的促進作用，它不僅在電力建設中節(jié)省了大量的成施工成本，而且減少了在傳輸中對于電力資源的損耗，起到了非常有效的節(jié)能效果。不過在對于直流傳輸技術的使用中也需要注意科學性，掌握正確的使用方式，本文通過介紹大直流輸電對交流系統(tǒng)變壓器的影響，闡釋了在使用直流電中需要注意的一些問題，以供同行參考。

參考文獻

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