抑制变压器中性点直流电流的措施探析

摘要：由于很多高压直流的供电系统采取的是以大地为导体进行回流的方式在运转，这样就会有一部分较大电流通过变压器中的中性点部分，从而影响了变压器的正常运行，还有可能使变压器受损。文章针对中性点中直流电的形成因素进行分析，总结出几种能够有效抑制这种情况发生的措施。

关键词：中性点；直流电；变压器

中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0135-02

一般高压外输电系统都是采取通过大地进行回流的方法运行的，主要包含大地回线单极式及双极不协调方式，在这种情况下，很容易引起变压器中性点由于直接接触地面而使发生直流偏磁，进而出现谐波、噪音、震动、温度太高等一系列问题，严重影响变压器的正常运作，甚至会破坏变压器，引起保护误动。

1 主变压器中性点直流电的主要成因

在变压器以双极不协调不平衡的方式及大地回线为单极方式运转时，会产生很大的直流电直接接入大地，形成回流，这样在输电系统的接地周围就会形成一个庞大的直流电场，遍布在直流供电系统周围的交流电站就处在了各不相同的直流电势点之上，因此各个交流电站的主要接地网就会产生不平衡的电势差。当两者之间的距离越大，两个站点之间的主电势差的差距就越大，恰逢此时两站若存在相联的交流线路，那么就会在两站的内部主接地网通过中性点、站内交流线、低电阻以及站内的设备线路形成直流式回路，这个回路内就存有直流电来回流通。因为主干变压器及其中性点就存在这个回路内，所以直流电经由主变压器，再流经中性点直接入地或者从地面进入主变压器的中性点再流进主变压器室是具有必然性的。以广东省为例，广东的大部分超过220V的变电站都在中性点上安装了直流电互感器，主要作用是监测中性点中流过的直流电，以实际监测结果来看，当直流供电系统通过单极大地回线形式运作时，它周围的接地极的220V变电站内主变压器的中性点内流过80A左右的直流电，很大程度上超出了厂家规定的控制在10A直流电的标准。因此，这个问题在很大程度上阻碍了变压器的正常运行，由此可见，要抑制变压器中性点的直流电已成为电力企业需要解决的首要问题。

2 主要抑制中性点直流电的策略

本文作者理论上认为想要抑制中性点中存在直流电对变压器的影响应主要从两方面入手，即主动和被动。

2.1 主动性策略

改变接地极与变电站的地理位置，同一个地极被多个直流系统应用，加强变压器提高其承受直流电的能力等这些措施都可以称之为主动措施。但是在实际中，由于交流电负荷区域与直流电地极不容易接近，而且现今的很多变压器厂家很难生产出承受高强度直流电的变压器，所以这个措施也只能是理论上的措施，很难在实际中实行到位。

2.2 被动策略

在限制中性点中存在的直流电的被动方案上，一些西方国家早在20世纪80年代就有了研究，我国也在今年来采取了这种方法，同时也取得了不错的效果，也有了部分工程案例。理论上而言，被动策略分为三种方法：一是减小电势差，减小流经主变压器的电流。这种方法多是采取在变电站之间安装反向直流电源，借助反向直流电源制造反向电流以加大或者减小电站之间主接地网的差距，从而达到降低电势差，减小电流的目的。二是控制直流电流，加装中性点的阻隔。这种方法已被广东省采用，它主要是在中性点与主接地网之间增加电容器，电容器具有只通交流电而阻隔直流电的特点，利用这个特性，可以有效地阻断直流电通入主变压器。三是将过大的直流电分流出去，这样每一分流都会变小，危害就会降低。它主要是降低线路地线的电阻，将一部分直流电通过地线流走，减小从相线流经的直流电，由于直流电都是通过相线进入到变压器的，因此降低地线的直流电阻就能使流经变压器的直流电被分散掉一些。

以上两点是在理论上对其进行解释，下面我们将针对其在实际中的应用进行分析。

3 企业实际运用的抑制中性点直流电的措施

通过作者对实际情况的调查得出结论，如今被电力企业主要采取的有两个方案：一是利用电容进行阻隔直流电；二是增设反向直流电源，形成反向直流。

3.1 电容阻隔方式

电容器、旁路开关、数字监控、晶闸管以及远方监控装置等系统组成了电容阻隔装置。将此设备置于中性点侧端，使用单相阻隔开关与中性点连接在一起，隔直电容为其主要组成部分，晶闸管及旁路开关并联在电容两端。在晶闸管闭合以及旁路开关同时闭合时，电容隔直为接地状态。这时的隔直装置处于正常运行状态，一般中性点中流经的直流电流不超出额定值时，该装置都会处于正常的工作状态；当旁路开关断开，电容器直接接入变压器的中性点，使直流电流无法通过中性点，这时隔直装置处于隔断直流电的工作状态。只有在中性点的直流电值超出额定电流值时，该装置就会直接由接地状态转变为隔直状态。此外隔直装置还兼具监控的功能，在变电站内配置一台计算机，该计算机就可以随时监测到该装置的各个配件的工作情况并完全地显现出来，准确地反映出流经主变压器中性点的直流电强度。在装置了电容器的中性点，如果发生了由于单相接地而引发的故障，这时主变压器中性点就会有强大的电流通过，并会产生很大伏值的暂时状态电压。在电容器两侧电压超出限制值后，可以利用电流旁路保护动作使电容旁路，以控制暂时性电压的伏值，这样既不需要大容量的电容器来承接强电流，还减小了空间，降低了成本，同时也杜绝了对中性点绝缘的有害影响，保障了变压器的安全运作。表1是笔者通过对大亚湾及岭澳核电站的相关数据分析得出。

即使电容器被破坏了或者旁路发生故障，也可以通过闭合旁路刀闸，令中性点接地，再开启装置两端的隔离刀闸，进行与系统隔绝，这样就可以对损坏的部分进行维修了。但是在使用该项方案时，应当注意其投入对二次保护可能带来的危害；可能带来交流系统单相接地事故的

发生。

3.2 增加反向电流植入系统

反向直流电源的主要组成部分为限流电抗器，可控制的直流电源、远方监控以及现场监控系统。该系统一般置于变电站内的主接地网与远方接地极之内，它主要对流经变压器中性点的电流值及方向进行检测，得出数据，进而控制直流电源输出与其非常相似的反向直流电，从而降低流经电压器中性点的电流值。该装置中限流电抗器的主要作用是减少交流电网侧的有差异的不对称的短路电流流经该装置，通过远方地极提供装置输出的直流电要返回的路径。同样，此项装置也具有很强的监控功效，并且其安装及运作都很方便简单。在采用次装置时也是需要考虑一些问题的，例如交流电压对直流电源会造成什么样的影响及直流电源该使用什么补偿效率等问题。

4 结语

以上文章作者在主变压器中性点中直流电流的成因方面进行叙述，以理论与实际相结合进行深入分析，最终得出了有效解决了这样实际存在主变压器中性点直流电流的问题，并比较了两种方式的优势所在，这样给电力企业在采取何种解决措施上提供了有力的指导作用。促进了电力企业的提高解决问题的能力，使企业更加优秀、更加进步。

参考文献

[1] 朱艺颖，蒋卫平，曾昭华，印永华.抑制变压器中性点直流电流的措施研究[J].中国电机工程学报，2005，（13）.

[2] 刘宗伟.变压器中性点直流偏磁的抑制[D].沈阳工业大学，2010.

[3] 李鹏.抑制中性点接地变压器上直流分量的措施[J].科技传播，2012.

作者简介：苏彩琴（1988—），女，宁夏人，卧龙电气银川变压器有限公司助理工程师，研究方向：变压器

设计。