地铁杂散电流对变压器直流偏磁的影响分析

地铁运行过程中泄漏的杂散电流引起地电位波动变化,易导致附近接地变压器出现直流偏磁现象。为解决此类问题,首先,建立了地铁运行等值电阻网络模型,实现杂散电流实时数值计算;然后,进一步推导了杂散电流场位方程,实现地铁机车运行时附近大地电位空间分布的动态模拟;最后,基于杂散电流引起的大地电位分布结果与交流电网的等效直流电阻模型,实现接地变压器偏磁直流和励磁电流的数值计算,建立中性点直流量和波形畸变率偏移度评判指标,可有效评估变压器直流偏磁程度。仿真结果表明,机车运行工况及机车间距对变压器直流偏磁影响明显,制定合理的地铁运行策略可有效削弱附近变电站直流偏磁干扰。

基于钳位方式切换的Vienna整流器载波断续脉冲宽度调制策略

当Vienna整流器工作在直流电压不平衡条件下时,传统载波断续脉宽调制(carried-based discontinuous pulse-width modulation,CB-DPWM)会增加输入电流谐波和中点电压波动。为解决上述问题,提出一种基于钳位方式切换的CB-DPWM策略。为了减小输入电流谐波,根据变化的电压矢量对子区域和零序分量进行重新划分和计算。据此,建立统一的CB-DPWM调制波,分析可运行区域,得到直流电压不平衡度和可运行区域成反比的结论。结合中点电流分析不同钳位方式对中点电压大小的影响,并根据直流电压不平衡度的大小实时切换钳位方式,从而有效地减小中点电压波动。通过钳位区域判断和优化开关序列,减少切换钳位方式引入的开关动作,提高了Vienna整流器效率。最后,在Vienna整流器实验平台上验证所提策略的有效性。

溪洛渡—浙西±800kV特高压直流输电工程受端电网直流偏磁治理

针对±800 k V溪洛渡—浙西(简称溪浙)直流工程对浙江电网直流偏磁的影响,开展了受端电网直流偏磁研究。根据浙江电网拓扑结构与广域大地模型,基于场路耦合的方法建立了溪浙直流受端电网直流偏磁仿真模型,并通过测试结果验证了模型的准确性。针对浙江电网的特点,提出直流偏磁的治理思路,确定了500、220、110 k V变压器的直流偏磁治理标准分别为20、15、10 A。通过多次仿真与试验修正,提出了电容电阻结合、分阶段递进式的直流偏磁治理方法。经过3个阶段,对46座直流偏磁超标的变电站进行了治理,有效的抑制了浙江电网的直流偏磁水平。

直流系统大地运行时交流系统直流分布的计算

为分析直流输电系统采用单极大地回路方式运行时,换流站接地极附近的中性点接地交流变压器因流入较大直流电流而导致直流偏磁等一系列不良后果,分别采用场路耦合法和电阻网络分析方法计算和比较了流入变压器中性点直流电流。结果表明,两者的计算结果相差较小,因而工程上可以采用较为简单的电阻网络分析方法计算分析直流大地电流对交流电网的影响。

分布式变压器直流偏磁多状态量检测技术研究

直流偏磁严重威胁着电力变压器的安全运行。为了确定直流偏磁的影响范围及程度,开发了分布式电力变压器直流偏磁中性点电流、噪声以及振动多状态量监测系统并投入实际应用。系统由分布式监测终端以及远程监测服务器构成。由霍尔传感器、传声器以及加速度传感器构成检测系统前端,对中性点电流、噪声以及振动信号进行了50 Hz及其谐频幅值分析。通过设计1/3倍频程滤波器计算噪声信号1/3倍频程以及等效A声级,检测结果由监测终端分析整理后通过GPRS网络远程传输至监测服务器并存储至数据库。利用监测服务器实现当前各变压器直流偏磁状况实时显示以及历史数据查询。现场应用结果表明,所设计的分布式变压器直流偏磁多状态量监测系统测量结果准确、信号传输稳定,有助于确定直流偏磁的影响范围及程度,为直流偏磁的针对性控制提供技术支持。

特/超高压直流输电系统单极运行下变压器中性点直流电流分布规律仿真分析

为揭示直流系统运行方式与变压器直流偏磁现象之间的内在联系,基于宜昌电网的实际参数和PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台,采用交流系统网络化建模的方法,建立了包含宜昌电网两条500 k V直流输电线路以及接地极临近区域220 k V交流变压器的直流偏磁电流分布仿真模型。对给定工况下变压器中性点直流电流的分布情况进行了仿真,并与现场实测的数据进行了对比验证,还分别对单接地极场景以及双接地极场景时各个特征变电站主变中性点直流电流分布情况进行仿真,揭示了变压器中性点电位差是决定其直流电流分布特征的根本原因。结果表明:所建立模型的误差在10%以下,具备复现系统实际运行情况的能力。分析结果能够为从系统运行角度抑制直流偏磁提供理论依据。

变压器中性点电容型隔直装置的优化配置

对一个区域内的变压器配置中性点电容隔直装置,可以作为一个优化问题来研究.文中设计了包含隔直装置的电网计算模型,并考虑电容器的特点,以装置台数少和中性点电流的总和小为优化目标建立了组合配置的数学模型,结合粒子群优化算法,在不影响隔直效果的同时尽可能减少装置投入成本,实现以最少的隔直装置台数达到最好的隔直效果.最后讨论了优化计算模型的求解方法,提出了一种改进的粒子群优化算法,并通过算例验证了该算法的有效性.

换流变压器直流偏磁的保护判据研究

阐述直流偏磁对换流变压器和直流系统的影响和危害,运用电磁暂态仿真程序(Electro MagneticTransient in DC System,EMTDC)对国际大电网会议(International Conference on Large HV Electric System,CIGRE)直流输电标准测试系统正常运行时换流变压器发生直流偏磁的特征进行仿真研究,提出基于换流变压器中性线电流的直流偏磁保护判据,从而进一步完善换流变压器保护。

变压器直流偏磁产生机理及偏磁电流实测研究

阐述了变压器直流偏磁产生的原因,介绍了由地磁扰动引起的地磁感应电流和直流输电产生的地中直流,研究了直流偏磁对变压器的影响,并通过对酒泉地区变压器偏磁电流、振动以及噪声进行测试和分析,证实了变压器直流偏磁的严重程度受偏磁电流大小的影响。依据实测结果,比较了两种中性点直流电流测量方法,认为电阻法适合测量中性点单点接地的变压器,而传感器法适合测量中性点有多个接地点的变压器。

抗直流偏磁的变压器中性点接地方式探讨

直流偏磁现象将影响变压器的正常运行,变压器承受直流偏磁的能力是电力系统稳定运行的前提。为此,建立宜昌地区变压器中性点直流电流分布模型,根据变压器噪声限值,确定变压器中性点电流的最大值,据此提出一种抑制直流偏磁的中性点优化接线方式配置。并且基于宜昌地区Relay CAC模型,对优化后零序电流保护的灵敏度进行了校核。仿真结果显示,通过使同一变电站内投运的两台变电站同时接地,每一台变压器中性点通过的电流均能降低至限值以下,同时,Relay CAC仿真结果验证了中性点接地方式调整后,各线路零序保护的灵敏度出现了一定程度的变化,但均满足灵敏度要求。

土壤结构对直流入地电流分流特性的影响研究

高压直流输电系统单极大地回路运行时,从大地返回的直流电流通过接地网流入变压器中性点,从而引起变压器噪声增大、发热加剧等一系列不良后果。利用CDEGS软件对交直流互联系统进行建模仿真,直流输电系统以单极大地回线方式运行时,依据3种土壤分层结构分别计算了流经变压器中性点的直流电流量,得出了交流电网直流电流分布图。仿真结果表明:流经变压器中性点的直流电流因距离接地极的远近而变化,距离接地极越近,流经变压器中性点的直流电流量绝对值越大,近似呈对数函数形式分布;流经交流架空线路的直流电流值与土壤的分层结构、交流电网的拓扑结构以及距离直流接地极的远近相关。

交直流互联系统直流地表电位简易算式

直流接地极入地电流引起的偏磁问题威胁着交流电网的安全运行。基于大地典型三层结构,本文首先提出了一种求解直流地表电位的简易算式,表达形式简单,便于编程计算;其次,利用变压器中性点直流电流的现场实测值,列写节点方程,确定简易算式中的系数,通过比较计算值、仿真值和实测值,验证了该算式的可行性;最后,利用该算式预测了某超高压直流工程单极投运后可能引起的直流地表电位、跨步电压,评估了直流接地极入地电流在变电站的分流情况,指出部分站点可能需要采取相关防护措施。

交直流互联系统直流电流分布与多层土壤参数的关系

分层土壤参数是影响交直流互联系统直流电流分布的重要因素.将各层土壤的电阻率及厚度作为自变量,变压器中性点的直流电流作为因变量,利用二元函数的三维曲面及等值线来描述变压器中性点直流电流与各层土壤参数的关系;基于此,研究多层土壤参数同时变化时,交直流互联系统直流电流分布与地理位置的关系.结果表明:变压器中性点的直流电流分别与第1层土壤电阻率比厚度、第2层土壤电阻率乘厚度、第3层土壤电阻率比厚度相关;当第1层土壤电阻率取最小值、厚度取最大值,第2～4层土壤电阻率全部取最大值、厚度全部取最小值时,各站点变压器中性点的直流电流相对较大;距离接地极越远,不同站点变压器中性点的直流电流差距越小.

基于多台不同变压器的直流偏磁抑制措施研究

笔者以变电站与换流站合并建站作为站内有多台不同变压器的典型情况。在存在偏磁电流的情况下,详细计算了偏磁电流在各台变压器中性点分布情况,计算得到主变中性点偏磁电流约为换流变中性点偏磁电流的2倍。提出仅对交流主变采用相应的抑制措施来抑制整个变电站的直流偏磁。最后,文中以某实际直流工程为基础,搭建了详细的电磁暂态模型,通过仿真计算得到:仅对偏磁电流较大的主变采用抑制措施时,能有效的抑制整个站偏磁现象。综合考虑多种影响因素,选择仅在主变中性点采用串电容的方法来抑制直流偏磁。

NPC光伏并网逆变器共模电流抑制方法研究

针对中性点钳位(NPC)的非隔离型三相光伏并网逆变器采用传统空间矢量调制(SVPWM)方式时必然产生高频共模电流的问题,提出了两种基于传统三电平SVPWM调制方式的改进方法。在不改变任何硬件拓扑结构的情况下,通过对开关序列和冗余矢量的合理选取及排序,使系统共模电压稳定在V_(PQ)/2,同时引入直流电压外环及有功、无功电流内环协调控制,从而实现系统共模电流的抑制。与传统的三电平正弦调制(SPWM)方式和SVPWM调制方法相比,所提方法具有输出共模电压稳定,共模电流小,同时入网电流谐波含量低的优点。理论分析和仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

直流接地极入地电流在交流系统中的通路构成及计算方法综述

直流输电系统单极大地运行引起的变压器直流偏磁现象将影响电网的安全稳定运行,在选择直流偏磁抑制措施时,必须正确地计算交流电网中直流电流的分布。将交流电网直流电流分布计算方法进行了分类,并对各种计算方法的原理和模型进行了详细介绍;而后又从适用场合、计算精度、所需数据、模型复杂程度及是否适合用于分析变压器加装隔直装置的效果等几个角度分别对各种计算方法进行评价,最后对未来的研究方向提出了建议。

新型舍弃不平衡矢量的5电平SVM策略

调制策略和直流电容电压均衡策略是5电平NPC变流器的研究重点及难点。针对5电平NPC变流器,推导了其电容电流模型,分析了功率因数和开关状态对直流电容电压波动的影响,在此基础上提出了一种新型舍弃不平衡矢量SVM策略。该新型调制策略不存在重合区域,实现简单,且能在整个调制比区域(0<msv≤1)内控制变流器直流电容电压的平衡。仿真和实验验证了提出方法的正确性和有效性。

直流换流站接地极对变压器中性点电流的影响

昭阳电厂在江城直流单极输电情况下,出现电厂主变压器异常振动的现象,同时监测到中性点直流高达59A。为此,对广东境内鹅城变电站的直流接地极进行分析,利用空间三维电磁场有限元仿真地中散流,得到目标电网的地表电势,通过简化广东220kV交流电网得到昭阳电厂主变压器中性点电流。最后,就中性点直流分量对变压器产生的影响进行评价。

基于反向晶闸管并联保护的变压器中性点直流电流抑制装置

针对直流输电单极大地回路运行方式下造成的接地变压器直流偏磁的问题,提出并研制了一种基于并联晶闸管保护的变压器中性点电容器隔直装置,分析了其拓扑结构和工作原理,由于不需要额外的整流回路和晶闸管关断回路,主回路的拓扑结构得以大量简化,降低了装置的成本,同时该装置采用了纯硬件的集成电路保护和微机保护的完全双重化冗余结构,提高了系统的可靠性和智能性。仿真结果、大电流试验情况和初步现场运行表明,该装置能有效解决由直流输电单极大地回路运行方式下造成的接地变压器直流偏磁的问题,具有很好的工程应用效果。

考虑地铁杂散电流影响的变压器直流偏磁电流建模方法

地铁杂散电流会由土壤中的接地网流经变压器中性点从而引发变压器直流偏磁现象。为研究地铁杂散电流对变压器直流偏磁的作用机理,从地铁牵引电流、"钢轨—排流网—大地"杂散电流泄露路径、直流偏磁电流回路三方面等效考虑,搭建杂散电流引起变压器直流偏磁的电阻模型,建立变压器中性点电流随时间、地铁位置变化的动态方程,以LU分解求解得到地铁沿线流经变压器中性点的杂散电流。利用CDEGS搭建地铁运行与变压器仿真模型,对比分析变压器中性点电流的仿真结果与所提建模方法的计算结果,所搭模型误差小,能够准确计算流经变压器中性点的杂散直流量,可有效应用于变压器受地铁杂散电流引发直流偏磁的影响分析。