阻容隔直装置在电网中的应用研究

2015-01-29曾鸣洪秋

新媒体研究 2014年22期

曾鸣+洪秋

摘要在直流输电过程中，会引起交流变压器中性点的直流分量增加，从而对于主变及电网的运行带来一系列的风险。通过研究阻容隔直装置，串联接入主变中性点，从而提高系统的安全运行系数。

关键词直流输电;阻容隔直装置;直流分量;中性点

中图分类号：TM761 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）22-0081-01

随着我国电网的建设，越来越多的直流输电线路投入运行。在中国南方电网中珠三角负荷集中，电力需求量大，但是供电能力不足，大多采用“西电东送”，通过多回超高压直流输电，来缓解广东地区的供电问题。因此在广东电网中存在着典型的“强直弱交”特性，交直流相互影响问题非常突出。2014年“两渡”直流投产后，南方电网将有八回直流集中馈入珠三角地区，直流新增送电容量11400MW，受端总量达到25510MW，西电东送直流容量占比陡增至72%。大量的超高压直流输电工程大量投入使用，对设备及电网的运行带来了一系列的影响。其中较为突出的问题，就是主变中性点直流分量的增大带来的一系列影响。

1 北郊变电站的现状

500 kV北郊变电站是广州地区北部电网的枢纽变电站，肩负着为广州城区的重要供电任务，是西电东送“天广直流”的配套输电工程。北郊变电站与广州换流站在地理位置上相距只有几百米。北郊站的主变采用中性点经小电抗接地的运行方式，而直流输电单极——大地运行方式，对北郊变电站的三台变压器的运行也带来了巨大的影响。

由于交直流混联系统中，当直流换流站的运行方式为“单极——大地”方式的时候，会有较大的直流分量通过大地流经交流系统的变压器中变中性点（中性点接地运行），从而对主变产生较大的影响。叠加的直流电流分量会造成磁偏，使变压器产生谐波、振动、噪声，严重影响了变压器及交流系统的安全稳定运行。

在天广直流进行“单极——大地”运行方式试运行期间，通过观察可以发现北郊变电站的主变励磁噪音明显增大，而与北郊站有220 kV出线连接的220 kV嘉禾站、郭塘站、茶山站，其中性点接地运行的主变压器，会发现了同样的噪音增大的问题。而且只要天广直流进行“单极——大地”运行方式，都会出现同样的现象。

2 阻容隔直装置的工作原理

阻容隔直装置接于变压器中性点与地之间，其装置内部的旁路开关处于合位，此时变压器处于“直接接地状态”，即隔直装置未投入运行。当隔直装置检测到流经变压器中性点电流的直流分量值增大，超过额定电流时，旁路开关可自动断开，使电容器和电阻器投入，通过装置将直流分量进行滤去，装置此时称为“隔直工作状态”，能够有效的抑制直流电流。当装置工作在“隔直工作状态”时，阻容隔直检测到流经变压器中性点电流的交流分量超过限值（一般设定为大于300A）时，程序判断为电网发生短路故障，装置立即转为“直接接地状态”，使变压器中性点直接接地。阻容隔直装置的原理如图1所示。

图1 隔直装置的结构组成图

3 阻容隔直装置的运行方式

阻容隔直装置按控制地点有“就地”和“远方”两种控制模式。按照控制方式来说，又可以分为“手动”和“自动”两种控制方式。其工作模式可以见图2所示。

图2 阻容隔直装置控制模式图

“就地、自动”和“远方、自动”模式，都是由装置的控制器来实现自动控制的。“就地、手动”模式是在装置的户外控制箱上的操作面板上，通过把手的切换来实现的。“远方、手动”则是在变电站的主控室内，通过后台的控制界面，来实现远程人工操作的。

4 工作状态

阻容隔直装置在投入运行后，通过刀闸接入中性点串联电抗器的下端，与中性点接地刀闸并联，这样就可以保证正常的运行以及当阻容隔直装置需要检修时，系统的中性点接地问题。其工作模式有以下两种：

1）直接接地状态：此状态下，装置内的旁路开关闭合，将装置旁路掉，使主变中性点直接接地运行。此种状态为阻容隔直装置的默认工作模式。当电网运行正常时，主变中性点应该直接接地，保证高压交流系统的二次保护装置可以正确动作。

2）隔直工作状态：此种状态下，装置的旁路开关断开，装置内的电容器和电阻器投入工作，可以抑制流入变压器中性点的直流电流大小，减少直流电流对主变的影响。

当装置检测到流经主变主变中性点的直流电流大小超过了设定限值（大小值设定为5A）时，装置由：直接接地状态：变化为“隔直工作”状态。

5 结束语

通过本文的分析及应用结果，表明在主变中性点加装阻容隔直装置，可以有效的滤去通过中性点的直流电流分量，有效的保护了变压器的安全稳定运行，也为电网的稳定提供了有力的保障，论证了阻容隔直装置的有效性及可行性，为解决交直流混合系统中直流对于交流变压器的影响，提供了重要的依据。