特高压直流接地极选址及受端电网结构偏磁电流抑制策略研究

常规的特高压直流接地极选址及受端电网结构偏磁电流抑制方法主要使用CDEGS软件确定电流抑制修正关系,易受接地极电位差变化影响,导致不同测点的偏磁电流过高,因此需设计一种特高压直流接地极选址及受端电网结构偏磁电流抑制策略。根据地质构造及断裂关系生成特高压直流接地极选址流程,设计受端电网结构偏磁电流抑制算法,从而完成特高压直流接地极选址及受端电网结构偏磁电流抑制。实验结果显示设计的直流接地极选址及电网结构偏磁电流抑制策略的各个测点的偏磁电流较小,表明该策略抑制效果较好、可靠性高,有一定的应用价值。

地铁引起的变压器偏磁电流特征分析

城市轨道交通的迅速发展,导致周边电力变压器直流偏磁问题愈发严重。侵入变压器的偏磁电流主要包括杂散电流和感应电流两部分,首先探究电网回路与地铁牵引供电系统电磁耦合机理,然后运用CDEGS和PSCAD软件分别搭建电耦合和磁耦合仿真模型,以此分析侵入电网回路中的杂散电流和感应电流的时域及频域特征,最后研究单条线路上列车运行数量、列车运行工况对于电网回路中偏磁电流分布的影响。研究结果表明:耦合电流为低频时变电流,电流频域集中于0~0.05 Hz频段,且杂散电流中的纯直流分量占比多于感应电流。

隔直装置安装位置对电网主变压器直流偏磁电流分布影响研究

针对城市电网直流偏磁主变压器中性点安装隔直装置后,导致周围其他主变压器中性点直流增加出现直流偏磁这一现象,提出研究隔直装置安装位置对城市电网主变压器直流偏磁电流分布的影响。考虑地铁回流系统结构、换乘站综合接地系统连接特征以及地铁和城市电网空间、电气连接关系,基于CDEGS仿真软件建立西南某城市电网及地铁网络耦合模型。在此基础上,仿真分析了不同类型变电站安装隔直装置后,电网变电站主变压器直流偏磁电流幅值变化特征。分析结果表明,为地铁主变电所供电的220 kV变电站安装隔直装置后,与其直连的变电站主变压器直流偏磁电流总量减少超过15%,能够显著抑制直流偏磁电流,为城市电网变电站隔直装置安装位置确定提供理论依据。

换流变压器中直流偏磁电流的计算

根据背靠背直流系统的技术特点 ,详细计算了由于触发不平衡和交流系统正序二次谐波在换流变压器中产生的直流偏磁电流。计算结果表明 ,2 2 0kV和 330kV侧每台换流变压器网侧绕组中最大等效直流电流的计算值分别为 5 .2和 3.5A ,符合设计要求。

基于GPRS的变压器直流偏磁电流在线监测系统研究

地磁感应电流、直流输电系统接地极电流侵入电网,对电网内变压器造成直流偏磁危害,影响变压器安全、稳定运行。针对该问题,设计了一种基于通用无线分组业务(general packet radio service,GPRS)网络的变压器直流偏磁电流在线监测系统,并研制了专门用于变压器直流偏磁电流监测的装置。该设计在电气上完全切断了过电压及各种干扰的传播路径,能有效保证监测装置工作的稳定性、可靠性。

地磁扰动和接地极共同作用的浙西电网偏磁电流计算

溪洛渡—浙西±800 kV直流输电工程试运行期间,浙西换流站受端电网的很多变压器出现了直流偏磁问题,其同时发生地磁扰动(GMD)的地磁感应电流(GIC)直流偏磁的安全风险需要研究。针对溪洛渡一浙西±800 kV直流输电工程的受端电网,建立了浙西电网和金华换流站的GIC计算模型,运用节点导纳矩阵法计算了浙西电网GIC;根据溪洛渡—浙西直流输电试运行期间-500 A接地极入地电流的测试数据,计算分析了GMD和接地极共同作用下浙西电网的偏磁电流水平。研究结果表明,目前浙西电网安装直流偏磁抑制装置的容量,不能满足消除GMD和接地极共同作用的需要,建议根据中科院和中国气象局空间天气事件的预报,避开有太阳剧烈活动的时间安排检修或调试,避免抑制装置发生过载的问题,保障浙西电网的安全。

基于场路迭代算法的变压器直流偏磁电流计算方法研究

为分析换流站接地极附近的中性点接地交流变压器受直流偏磁的影响,在研究常用变压器直流注入电流计算方法(场路耦合法和电阻网络法)的基础上,提出了一种新的计算方法———场路迭代法。场路迭代法不仅考虑直流换流站接地极电流对变电站接地网电位的影响,而且还考虑了各个变电站接地网上电流对其他变电站接地网电位的影响。通过算例模型对比分析证明,场路迭代法比场路耦合法和电阻网络法计算更准确,适应性更强。

录音偏磁电流的选取

为了达到较好的录音效果,不仅要注重录音设备的选择,同时要注意设备潜力的充分发挥。分析了录音过程中偏磁电流对失真、动态范围、频率响应的影响,介绍了正确选取偏磁电流的方法。

地铁杂散电流引起变压器直流偏磁电流的相关性分析

地铁运行过程中泄露的杂散电流导致附近地表电位发生改变,使各个接地变压器处于不同的地电位上,引发变压器的直流偏磁。为探究地铁杂散电流引起变压器直流偏磁电流之间的数值关系,针对地铁的双端供电模式的运行环境,研究地铁供电系统中杂散电流泄露方式与引起变压器直流偏磁的流通路径,揭示地铁运行过程中变压器直流偏磁的产生机理;基于双端供电的杂散电流分布离散模型,考虑杂散电流的泄露路径对变压器直流偏磁的作用机理,搭建杂散电流引起变压器直流偏磁电流的等效电阻模型,建立变压器直流偏磁电流随地铁运行工况变化的计算方程,实现由杂散电流引起的沿线变压器中性点直流电流的数值分析与计算;利用CDEGS仿真模型验证该模型的有效性,能够准确计算地铁站附近的变压器中性点直流偏磁电流,对地铁站、变电站的规划建设具有一定的指导意义。

一种考虑接地极选址及受端电网结构的偏磁电流减小方法

基于受端电网的结构和接地极的位置对直流偏磁电流的影响,分别分析了交流电网各变电站不同联结方式下,换流站和相邻交流变电站在典型连接结构下的直流偏磁电流(DCBC)水平。分析了影响换流变压器和交流变压器DCBC值的因素,阐述了接地极选址及受端电网结构对变压器DCBC值的影响机理。考虑到受端电网结构和接地极的位置选择,提出了一种降低换流变压器和交流变压器的DCBC的方法。可从系统运行方式选择,接地极位置选择,电网结构规划设计等方面分析抑制DCBC的措施,建议在规划和设计阶段对换流变压器及交流变压器进行偏磁电流的防治。

换流变编组方式对电网偏磁电流的影响分析

高压直流输电由于其输送距离远、输送容量大以及建设成本低等优点,在电力系统中得到了广泛应用。近年来,随着±800 k V直流输电工程的建设,接地极入地电流引起的换流变和交流变压器中性点的偏磁电流都较大,对整个电网的安全稳定运行造成一定的威胁。±800 k V换流站换流变台数更多,24台换流变的编组方式会对偏磁电流的大小形成影响。该文通过分析高压直流输电换流站变压器编组方式对电网偏磁电流的影响程度,获得降低变压器绕组直流偏磁电流的方法或措施,降低高压直流输电换流站变压器和交流电网变压器直流偏磁风险。

基于有限元分析的直流偏磁电流计算模型研究

指出为进一步改善直流偏磁电流计算方法,提出了利用有限元分析结合解析法建立直流偏磁计算模型的方法。阐述了偏磁电流计算模型的原理及建模流程,并用判定某直流输电系统的单极运行条件下偏磁电流抑制措施为例介绍了模型的应用。

特高压变压器直流偏磁空载电流实时计算

通过获取特高压（UHV）变压器的电感一电流曲线和偏磁情况下空载电流峰值一直流偏磁电流曲线，提出了一种特高压变压器直流偏磁空载电流实时计算方法，与直接用场一路耦合法的计算结果对比，验证了该实时计算模型的准确性；通过选取最优迭代算法和变步长策略，提升该模型计算的效率和实时性；由任意偏置量的直流数据，实现在ms级的时间内得到该直流偏置对应的电流波形。结果表明该特高压变压器直流偏磁空载电流实时计算模型计算速度快，计算准确性高，在变压器直流偏磁电气参数扰动在线评估、防止保护拒动或误动和保障其他电气设备安全运行等方面具有广泛的应用前景。

特高压直流接地极邻近新能源厂站变压器直流偏磁影响研究

构建以新能源为主体的新型电力系统,服务碳达峰、碳中和,急需特高压输电这一载体。我国清洁能源呈资源与需求逆向分布,结合特高压输电技术远距离、大容量、低损耗、少占地的特征,使得特高压输电技术成为实现“双碳”目标的有效途径。特高压直流输电在确保新能源基地电力可靠外送的同时,也会对邻近变压器造成直流偏磁影响。首先,通过建立地上电网-地下土壤耦合模型,求得不同站点直流偏磁电流;然后,研发直流偏磁多站同步检测系统,对接地极邻近站点直流偏磁电流进行实测;最后,分析仿真数据与实测数据偏差原因,提出多维函数多项式逼近方法,构建山西电网直流偏磁精确计算模型,计算结果与实测值相差小于15%,可用于指导后续新建站点选址和直流偏磁治理。

换流变压器编组和受端电网结构对其直流偏磁的影响研究

溪洛渡—浙西±800kV直流输电试运行期间,金华换流站的换流变压器发现了严重的直流偏磁问题。针对溪洛渡—浙西UHVDC的受端电网结构和金华换流站4组换流变,建立了考虑换流变编组和受端电网结构等影响因素的直流偏磁电流计算模型,运用比较分析法和节点电压法计算了换流变的直流偏磁电流,研究了换流变编组和受端电网结构对换流变直流偏磁的影响。研究的结果表明:当1/2单极大地满负荷运行时换流变的直流偏磁最严重,换流站500kV母线馈线长度、回路数及所连变电站距接地极的距离是影响换流变直流偏磁严重程度的主要因素,建议在UHVDC的受端电网构成和结构的规划与设计中考虑减小流入换流变直流电流的措施。

电能质量约束下变压器承受直流偏磁能力的分析

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,基于铁芯的折线式等效模型,利用电磁关系方程导出了变压器输出电压与偏磁电流间的数值关系。进而根据系统的电能质量约束条件,基于电压调整率和电压总谐波畸变率,建立了确定变压器所能承受的最大偏磁电流的有效判据,并给出了仿真验证。仿真结果表明,变压器铁芯的饱和系数以及负荷的功率因数大小,都将影响变压器承受直流偏磁的能力,评估时需综合考虑。该研究为电力变压器的设计、运行以及发展直流偏磁的抑制方法提供了参考依据。

抑制变压器直流偏磁的电容隔直装置优化配置

高压直流输电单极运行时产生的接地极电流会导致其附近变压器出现直流偏磁,影响交流电网的安全运行。由于偏磁电流在电网中存在多条流通路径,在某变压器中性点安装电容隔直装置虽能明显抑制该变压器中的直流电流,但往往引起相邻变压器偏磁直流增大。为此,考虑自耦变压器接线特点和电网拓扑结构,引入有效偏磁电流来描述直流接地极电流对变压器的影响,提出以所有变压器的有效偏磁电流都小于允许限值为约束条件,以隔直装置的安装数量最少为优化目标的优化模型,应用基于改进轮盘赌选择法的遗传算法求解电容隔直装置的优化配置问题。以溪浙直流输电工程金丝接地极附近的受端电网为例,求解了不同有效偏磁电流限值下电容隔直装置的优化安装方案,与未优化的安装方案相比较,所需安装装置的数量可减少50%以上。

交直流线路同塔输电对换流变直流偏磁的影响

华东地区输电线路走廊资源紧缺,为了充分利用架空线路走廊,将出现特高压直流线路与交流线路同塔架设的情况。根据规划的宁东—绍兴±800kV特高压直流主回路参数和华东地区交直流同塔线路数据,采用EMTDC建立了交直流输电系统的仿真模型。计算了交流线路输送功率、直流系统运行工况以及同塔段位置对直流线路工频感应分量的影响,给出了工频感应分量沿直流线路的分布规律。研究结果表明,由于直流线路上的工频感应分量与直流额定电压和电流相比很小,故对直流滤波器、平波电抗器和换流阀的参数选择影响不大,而工频感应分量所引起的换流变压器(简称换流变)阀侧直流偏磁电流则会对换流变正常运行产生一定程度的不利影响。最后,根据换流变可承受直流偏磁电流的能力,给出了可能的同塔架设的长度,并提出了限制直流偏磁电流的措施。

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。

一种多接地极主动互联及隔直装置协同的直流偏磁治理策略

高压直流输电系统在单极不平衡运行时会产生较大的接地极入地电流,严重威胁变压器乃至交流电网的安全稳定运行。研究表明,单纯采用隔直装置全局优化投切、多接地极主动互联等治理方案均无法保证在所有电网交流拓扑变化场景下满足直流偏磁治理要求。为此,提出了一种多接地极主动互联及隔直装置协同的直流偏磁治理策略,对待选方案集满足/不满足治理要求的场景选取了不同的评估指标,采用量子遗传算法和组合赋权法,选取得到所选评估指标下的最优治理方案。基于宜昌地区电网拓扑结构搭建了仿真模型,仿真验证了所提策略的有效性。所提策略可为未来偏磁治理方案的选择提供必要参考。