特高压换流站接地极对附近变压器直流偏磁影响分析

摘要：在改革开放的新时期，经济在高速发展，社会在不断进步，随着我国进入电网改革战略的深入发展阶段，能源与负载中心分布不兼容的矛盾趋于明显，由于考虑到大容量，远距离是特高压直流输电的主要优势，运用特高压直流输电能够有效缓解上述矛盾。但是，特高压直流输电也存在一些弊端，例如特高压直流输电单极运行时会产生地电流，地电流过大使变压器产生直流偏磁现象，变压器铁心快速高度磁饱和，漏磁增加，导致变压器机械振动加剧，噪声过大，局部过热等危害，对系统变压器的正常稳定运行产生了严重的影响，危害了系统运行的稳定性。因此，特高压直流输电引起变压器直流偏磁及其采取抑制措施相关的研究，具有非常大的实际运用价值。

关键词：特高压；电力变压器；直流偏磁 引言

能源和电力作为衡量经济发展的重要指标，在国民经济领域中具有十分重要的战略地位，随着我国经济的飞快发展，电力的需求也随之较快增长。作为我国能源基地的西北部与能源负荷中心的东南部，相距几千公里，从而出现了一种能源资源与生产力布局呈逆向分布的格局。目前为了大范围提高优化配置能源的能力，就需要把煤炭、石油、天然气等能源实现当地化转变，通过远距离输电，从而实现全国范围内优化配置资源的目的。如何将西北部大量的富余电力输送至相距两千公里以上的中东部沿海发达地区，这在客观上要求电力发展的模式要加快转变，优化能源结构、布局，从而满足我国经济可持续发展的需要。从理论来讲，仅我国西北部的新疆甘肃一带，可开发的风电、光伏等清洁能源就在几亿千瓦以上，如何将这些宝贵的清洁能源的输送至中东部经济发达地区，特高压技术解决了此问题。

1换流变试验故障情况

该故障变压器为高端800kV换流变，型式为单相双绕组，绕组接线方式为Y/Y1，型号为ZZDFPZ-389920/500-800；额定容量389.92/389.92MVA(网侧/阀侧)；电压比调节级数31级，调压范围+25%～-12.5%，电压挡距1.25%；冷却方式为强油循环风冷。该换流变在出现故障前，绝缘前长时感应耐压试验，雷电冲击与操作冲击试验等项目均顺利通过，并未出现异常。但在进行直流耐压试验时，施加1289kV试验电压后，连续出现1000pC以上放电脉冲，通过紫外线局放仪进行局放排查后发现，阀b套管前端（靠近接线端子一侧）出现了明显的放电痕迹。停止试验并将产品在试验现场静放12h以后，抽取换流变本体以及阀b套管内的油样进行了油色谱化验，油化验结果并无异常，因此判断变压器本体并无故障，初步认为连续出现较大放电脉冲的原因应为阀b套管前端放电。为了确定故障是否是阀侧套管损坏引起，现场更换了套管前端的均压帽并重新进行直流耐压试验，再次试验依然连续出现1000pC以上放电脉冲，用紫外局放仪扫描后发现，阀b套管前端仍然有放电现象，故进一步判断阀侧套管外绝缘存在损伤，并引起了试验异常。随后现场将此套管更换，重新进行直流耐压试验并测量局放，试验顺利通过，整个过程并未发现异常情况。后又继续进行了直流极性反转，阀外施交流耐压试验，短时感应耐压试验与长时感应电压试验，各试验项目均顺利通过。各绝缘项目结束后均抽取了本体油样进行油色谱化验，取样时间，取样点均符合相关标准要求。根据各项目结束后的油样化验结果判定，并无异常。按照通常规则，本台换流变应判定为试验合格，但是在全部试验项目结束后的换流变例行开箱内

检中发现，阀a引线均压管前端存在明显的放电痕迹，与之相邻的均压球上也有放电痕迹。

2特高压换流站接地极对附近变压器直流偏磁影响分析 2.1被试变压器接线

被试换流变压器使用高压绕组进行加热设施的连接后，低压绕组短路后接地。经检查，确认连接应正确、可靠。加热装置和换流变压器间使用的连接电气保持在1100A以上，其中使用电压不小于5OkV，且对导体进行安装时的可靠性与安全性进行了细致考量。换流变压器网侧高压套管所需要使用的高度要求13m，同时要求其中的加热设施与架空导体之间进行连接，且使用热稳定的安装要求选定70管母线或TJ-630铜绞线，同时保证了中间部位的11OkV,1OkV的绝缘固定支架使用良好。同时，结合TJ-630铜绞线和70管母线的不同的机械性能和安装拆卸难易，进行混合使用。此处，综合利用了铜绞线和管母线的特点，扬长避短，既方便运输，又方便拆装。即在变压器/加热装置的终端采用2}3m的TJ-630铜绞线，在中间段采用cp70管母线，管母线与铜绞线、管母线之间用专门的金具固定和连接，两端铜绞线采用专用线夹与变压器/加热装置。 2.2直流偏磁抑制方法

国内普遍采用的直流偏磁的抑制方法一般有三种.（1）电流补偿法(反向注流法);(2)电容隔直法;（3)电阻限流法;电流补偿法:直流电流通过变压器注入附近大地，变压器中性点可以产生与变压器直流分量方向相反的较小电流，对直流电流产生抑制效果，使用可控硅对补偿电流的数值方向进行控制。反向直流电流注入装置需要在变电站原有接地网外择址另建辅助接地极，提供有效的注入电流回路。该方法要求独立接地极，装置电流源容量大，性价比较低，国内较为少见，所以不在本文分析范围内。电容隔直法:由于电容有隔断直流流通交流的装置特性，对抑制直流偏磁效果明显，但对电容器参数的选择需要考虑的问题非常复杂，并且我国电网所采用的变压器，大多数是自祸变，高、中压线圈之间存在电气通路，故在中性点采用电容隔直后，直流分量径流中压侧，将给直流偏磁的治理带来另一个问题。电阻限流法:使用小电阻串联回路中，中性线中回路电阻增大以抑制直流电流，由于此方法性价比高，操作简便，目前该方法己在电网中采用较多。根据国网公司“对地中直流偏磁严重的区域，在变压器中性点应采用相同的限流技术”条款。另外，从实际抑制效果、装置结构简单以及运维方便等角度出发，宜采用电阻法抑制措施。

2.3装配支撑件的制作

首先，按照设计图纸、相关工艺文件对所需成型撑条、花盘、瓦楞纸板、U形纸槽、卡位纸圈等出线装置装配支撑件进行加工、制作。U形纸槽采用湿法成型技术制造。然后，对加工好的出线装置装配支撑件进行检验，主要内容为:尺寸符合图纸要求，表面光滑平整，棱边无毛刺、尖角，X光成像检验层间结合无分层、开裂、异物，并及时做好标识。最后，将检验合格的出线装置装配支撑件进行密封包装，入库备用。 结语

换流变压器的出厂试验，虽然能在各方面对变压器的各项性能指标以及绝缘系统的可靠性进行考核，但仍然是一种以假想工况考核产品性能的方式，只是通过试验流程的考核并不意味着产品绝对合格。事实上，出厂试验顺利通过而在发运前开箱检查，以及到现场交接试验时发现问题的换流变产品并不鲜见。因此，从产品设计、材料选型、生产制造工艺、质量检测等环节，均应增强管控和监督，

对试验中的突发异常现象应综合考虑试验前后具体情况加以分析，防止误判。 参考文献:

[1]刘泽洪.换流变压器[M].北京：中国电力出版社，2016.

[2]张杰.换流变压器内部电场分析及油纸绝缘试验系统设计[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2008.

[3]GB/T18494.2-2007，变流变压器-第2部分：高压输电用换流变压器[S]. [4]GB/T17623-2017，绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法[S].