特高压直流输电单极大地运行对交流电网的影响研究

摘要

特高压直流输电因其输电损耗小、输送容量大等优势，广泛得被应用于直流输电在高电压、远距离、大容量输电工程等。在系统调试、检修或发生故障时，特高压直流将会出现单极大地运行，在接地变压器中可能产生直流电流，引起直流偏磁。直流偏磁使变压器铁心上半周饱和，在励磁电流中产生大量谐波，引起变压器振动加剧、噪声增大，还可能引起并联电抗器引起爆炸等危害。因此，在交直并行的今天，研究特高压直流输电单极大地运行对交流电网影响成因、原理、抑制措施具有极大的现实意义。
　　 本文分析了特高压直流输电单极大地运行引起的变压器中性点出现直流电流、进而引起变压器直流偏磁的原理，并探讨了直流偏磁对变压器、并联电抗器及电网等的危害。
　　 本文采用CDEGS软件中的MALZ模块，分析了土壤分层、山地、海洋、河流等对电位分布的影响，并提出将系统分成地上、地下两部分，并通过接地网电位及中性点电流将地上地下两部分联合起来，推导出计算中性点电流的方法。本文以浙西接地极为例，研究了其电位分布及中性点直流电流。
　　 本文还对不同抑制措施方案变压器中性点耐受过电压能力进行了仿真研究，研究表明，500kV变压器中性点采取直接接地方式，其串联小电阻的阻值应小于8.5欧，才能使短路故障时中性点的绝缘水平满足要求;其余接地方式在均能满足要求。
　　 文章最后对直流偏磁时变压器励磁电流中的谐波含量进行了研究，使用PSCAD\EMTDC分析了不同结构变压器的耐受直流偏磁能力，通过简化励磁曲线，并推导出可以应用于工程估算的各次谐波最大值计算公式。