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1、主变中性点电容隔直装置原理及运行维护摘要：高压直流输电（HVDC）在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不可 避免。此时，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，可引起数十安的直流电流经交 流系统传输。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 器直流偏磁、导致铁芯的半波饱和，从而产生谐波，引起主变振动和噪声、过热 等问题，严重时可导致变压器损坏。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，这些影响最终将危及电力系统的安全运行1-
2、2。本文首先 分析了直流分量对交流系统产生的不利影响，然后介绍了主变中性点电容式隔直 装置的原理及控制策略，最后介绍了隔直装置日常巡视及维护内容。关键词：变压器；中性点隔直装置；旁路开关；直流输电系统引言 西电东送工程逐步实施，成就了我国电力工业史上从未有过的大规模电源与 电网建设。高压直流输电能够稳定地远距离输送电能，因此在我国得到迅猛发展。 然而直流系统非正常运行时，将产生较大的直流接地电流，会对接地及附近中性 点直接接地的主变压器正常运行造成不利影响。为抑制流过变压器中性点的直流 分量，需在变电站增加隔直装置，以对流过变压器中性点的直流电流采取限制措 施，避免影响电力系统的安全运行3-6
3、。1 直流接地电流不利影响分析 由直流输电系统引起的变压器直流偏磁现象中，变压器励磁电流正负半周明显不对称，低压侧电压波形总畸变率明显升高，将对交流系统产生不利影响：（1）变压器振动和噪声加剧、温升增加。变压器直流偏磁引起的半波饱和使 得运行噪声和振动加剧，这已被多次的现场实测数据所证实；部分变压器还发现 温升增加的情况（2）产生谐波。正负半波对称的周期性励磁电流中只含奇次谐波。由于直流 偏磁的作用，使半波深度饱和的变压器励磁电流中出现了偶次谐波。此时，变压 器成了交流系统中的谐波源，引起系统电压波形畸变、电容器组发生谐振损坏、 继电保护误动、周波表不能正常工作等。（3）变压器无功损耗增加。由
4、于直流偏磁引起变压器饱和，励磁电流大大增 加，使变压器无功损耗增加，它可使系统电压下降，严重时可使整个电网崩溃。（4）继电保护系统故障。由于变压器直流偏磁引起的波形严重畸变，会导致 部分继电保护装置不能正确动作，其产生的零序次谐波如 3/6/9 次谐波可能导致 零序电压或电流启动的继电保护装置误动。2 电容隔直装置原理图 1 隔直装置电气原理图如图 1 所示为电容隔直装置原理图，其主要电气组成元件包括：电容器组 C隔直（旁路）开关K3；可控硅组SCR；限流电抗器L； SCR触发单元；瞬时电压 监测单元KSvM；瞬时电流监测单元KScM；直流电压传感器PT1, PT2；直流电流 传感器DCCT1
5、，DCCT2；交流电流互感器ACCT；数字控制器；远程监控计算机。电容隔直装置利用电容的“隔直流、通交流”的特性,在变压器中性点和地网 之间，将一组电容器C串联接入。旁路开关K3与电容器并联，旁路开关K3闭合 时，主变中性点直接接地；旁路开关 K3 断开时，主变中性点处于隔直接地状态。3 隔直装置控制策略对于变压器中性点接地运行的变压器而言，电容隔直装置旁路开关正常运行 方式下处于合闸状态：通过电流、电压传感器监测变压器中性线的交流电流和直 流分量电容器上的直流电压，按照预设策略控制电容隔直装置旁路开关的分、合 闸。3.1 正常情况：由于交流系统的接地故障和直流系统单极运行或不对称运行，均为非
6、正常运 行工况，发生概率低，持续时间短，为接地变压器及隔直电容器运行的安全起见， 电容隔直装置的运行与控制控制策略是：晶闸管旁路 SCR 在关断状态（不导通） 机械旁路开关 K3 闭合，变压器中性点直接接地，隔直电容器被旁路短接；装置 为旁路运行状态，变压器中性点为直接接地运行状态。3.2 隔直运行状态（电容器投入） 当检测到中性点直流电流超过设定限值且时间达到时限：若此时检测到的中性点零序交流电流ACCT小于设定限值时控制旁路开关K3打开，将电容器C接入 变压器及地网之间；装置工作在隔直状态若检测到中性点零序电流ACCT大于设 定限值时，认为交流系统有不对称短路故障，保持旁路开关处于合位置3
7、.3 电容隔直装置隔直状态的退出电容隔直装置在隔直状态时，当检测到电容器直流电压恢复到设定限值以下 且达到延时时间，控制旁路开关合闸，退出隔直状态；否则，保持隔直状态；当电容器两端直流电压仍大于设定限值，若检测到中性点零序电流超过设定 限值或电容器电压达到预设定值时，认为交流系统有不对称短路故障，装置迅速 触发导通晶闸管旁路SCR并触发闭合机械旁路开关，退出隔直状态。4 巡视及维护管理按照日常巡视作业表单进行日常巡视：（1）运行值班人员应结合变电站巡视周期，检查电容器隔直装置是否有异常（2）查看电容隔直装置外观有无异常，一次接地电缆及装置外壳与地网连接 是否良好，查看电缆封堵是否完好；（3）查
8、看上位机实时监控界面有无报警信号及异常信号；（4）查看变电站自动化系统的电容式隔直装置有无异常告警信号；（5）按照日常巡视作业表单进行日常巡视。专业巡视每季度异常，巡视项目同日常巡视，如电容器隔直装置长时间无动 作，应每季度对隔直装置旁路开关执行异常手动分、合闸操作，操作前应先通知 调度管理部门。操作完成后，应向调度汇报并做好操作记录。雷雨、台风期间等异常天气情况下应进行特殊巡视，检查装置运行情况是否 良好。高温天气时，应查看装置风冷系统是否启动。结语本文分析了直流偏磁对主变产生的不利影响，研究了隔直装置的原来及控制 策略，并对电容隔直装置的日常维护及巡视内容进行了说明。广东地区处于西电 东送
9、的主通道，受到高压直流输电系统的影响较大，变压器中性点直流偏磁问题 相对突出。通过在变压器中性点处安装电容式隔直装置，能够有效减少大地直流 电流分量对变压器正常运行的影响，提高电力系统的安全可靠性。相关工作人员 应对电容隔直装置的原理及其动作逻辑进行深入了解，以提高设备的运维水平。参考文献：1 蒯狄正，万达，邹云直流输电地中电流对电网设备影响的分析与处理 J电力系统自动化，2005, 29 (2).2 杨鑫，冯正伟，汪铭峰，等. 电容型隔直装置对电网设备及线路保护的影响 分析J1 .东北电力技术，2015 (08)： 27-31.3 靖峰，韩源，杨丽薇，等. 主变中性点隔直装置在工程中的设计及应用 J.西北水电，2016 (05)： 69-72.4 刘春明，黄彩臣，潘明明，等. 抑制变压器直流偏磁的电容隔直装置优化配 置J.高电压技术，2016 (07)： 2308-2314.5 刘起钟，魏巍，张剑平，等. 220kV 变压器中性点经隔直装置和限流电抗器 接地应用J.四川电力技术，2015 (05)： 67-70.陈晴，陶佳，丘文千.变压器直流偏磁现象及其抑制装置的设计J.电力 建设， 2012， 33(11).
