專利名稱：一種消減高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流的電位補償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在高壓輸變電系統(tǒng)中抑制高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流的方法。
背景技術(shù)：
超高壓直流輸電系統(tǒng)投運以來，地中電流導(dǎo)致交流電網(wǎng)接地變壓器直流偏磁、振動加劇的事例頻頻發(fā)生，影響電力設(shè)備安全。要解決此問題，必須有效消減變壓器中性點的直流電流。目前工程應(yīng)用的限制變壓器中性點直流電流的方法主要有電容隔直法和小電阻限流法。電容隔直法能完全消除中性點直流電流，但影響變壓器的有效接地，對主變絕緣要求提高，應(yīng)對電網(wǎng)短路故障能力變差；小電阻限流法簡單、投資少，但無法完全消除中性點直流電流，有時不得不采用大阻值的電阻，一定程度影響主變絕緣和保護(hù)裝置。CN1625010公開了一種“反向電流法限制變壓器中性點直流電流的方法”，該方法需要另建補償接地極，同時由于注入電流按接地極電阻和電網(wǎng)等值電阻的倒數(shù)比例分配，因而對遠(yuǎn)離直流接地極，地網(wǎng)良好，提供直流電流流回大地通路的廠站，特別是大海附近的廠站，補償電流的效率將大大降低，直流發(fā)生器的功率將成倍增加，大電流入地也增加了廠站地網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，加速了接地網(wǎng)的腐蝕，應(yīng)用成本高。該方法的另一不足是不能同時補償同一變電站有多臺不同電壓等級或雖同一電壓等級但不同出線連接的變壓器接地情況。因為注入接地變壓器中性點的反向電流實際是注入站內(nèi)的同一地網(wǎng)，僅僅根據(jù)一臺主變壓器中性點的直流電流量測值，決定注入補償電流的大小，不能同時保證很好補償其他接地主變，除非將不同主變的接地網(wǎng)分開，各臺主變獨立配置補償裝置，這在工程上是極不經(jīng)濟(jì)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于電位補償原理的消減高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流的電位補償方法，以期克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處。
本發(fā)明的基本思路是變壓器中性點直流電流是由直流接地極電流在大地流散中造成交流電網(wǎng)各廠站接地極電位差引起，設(shè)法補償交流接地極之間的電位差，使補償后各交流接地變壓器中性點電位相同或相近，就可有效消減了接地變壓器中性點直流電流。
為此，本發(fā)明提出的消減高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流的電位補償方法的技術(shù)方案如下(1)在電站的接地變壓器的中性點與接地極之間串接一個可控的電位補償裝置，該電位補償裝置為一個可控的雙向電流源與補償電阻R1構(gòu)成的串聯(lián)回路或者為一個由可控的雙向電流源與補償電阻R1和分流電阻R2構(gòu)成的串聯(lián)回路，其中的補償電阻R1串接在接地變壓器的中性點與接地極之間；
(2)由變電器中性點直流監(jiān)測器測量變壓器中性點直流電流，獲得中性點直流電流值和方向；(3)由一個控制單元根據(jù)所測量的變壓器中性點直流電流值與限值之間的差值控制雙向電流源的電流輸出，在補償電阻R1上產(chǎn)生一個補償電位，以消減該高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流。
為進(jìn)一步加強(qiáng)本方法所設(shè)置系統(tǒng)的安全性，系統(tǒng)可加接一保護(hù)環(huán)節(jié)，當(dāng)檢測到系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，由控制單元向雙向電流源輸出一保護(hù)信號，立即關(guān)閉雙向電流源。還可在補償電阻R1上并聯(lián)一手動控制的旁路電路，在系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，可手動接通旁路電路，退出本方法所設(shè)置系統(tǒng)，防止對電網(wǎng)干擾。
本方法所述的控制單元包括有手動和自動模式。
本發(fā)明方法將電位補償裝置串接在接地變壓器中性點，所配置補償電阻R1為小電阻，主要用于產(chǎn)生電位補償，在無補償和歉補償情況下也起到一定的限流作用，該小電阻阻值由變壓器中性點絕緣及對繼電保護(hù)的影響決定，通?？稍?.5～2.0歐姆之間選擇。
所述的可控的雙向電流源采用可變雙向直流電流源，用電流源電流在小電阻上的壓降提供所需電位補償，裝置最大電位補償度需要根據(jù)電網(wǎng)的規(guī)模、結(jié)構(gòu)、接地極位置、最大入地電流等因素經(jīng)計算而定，通常取值范圍為-100～+100伏特。直流電流源的容量則由裝置最大電位補償度和小電阻阻值決定。
所述的補償電阻R1還可并聯(lián)有一旁路保護(hù)電容。以避免雷擊或由于電網(wǎng)事故而產(chǎn)生的過大電沖擊。
本發(fā)明采用在電站的接地變壓器的中性點與接地極之間串接一個可控的電位補償裝置，通過控制雙向電流源的電流輸出，在電位補償裝置上產(chǎn)生一個補償電位，部分或全額補償?shù)刂须娏饕鸬慕涣麟娋W(wǎng)各接地極電位的變化，使交流電網(wǎng)接地變壓器中性點電位相近或相同，從而有效抑制該高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流。本方法的補償原理直觀科學(xué)，可克服目前工程應(yīng)用的電容隔直法、小電阻限流法和中性點注入反向電流限制法的不足之處。
本發(fā)明在保持變壓器中性點有效接地前提下，能實現(xiàn)變壓器中性點直流電流的完全消除，由于電位補償所使用的小電阻的阻值比小電阻法的阻值小，其對繼電保護(hù)的可能影響以及雷擊時變壓器中性點電位的變化遠(yuǎn)較小電阻限流法小，方法雖然需要配置電流源，但無需另建輔助接地極，因而不存在輔助接地極入地電流對周邊環(huán)境的二次污染，既適用于臨近直流接地極呈現(xiàn)“源極”特性的交流廠站消減變壓器中性點直流電流，也適用于遠(yuǎn)離直流接地極呈現(xiàn)“受極”特性的交流廠站場合，更適用于同一變電站有多臺不同電壓等級或雖同一電壓等級但不同出線連接的變壓器接地情況。在同一變電站有多臺變壓器的情況下，原則上對每臺變壓器用本方法設(shè)置電位補償裝置，以同時消減各變壓器中性點直流電流。也可只對其中一臺或若干臺中性點直流電流較大的變壓器設(shè)置本方法的電位補償裝置，原則是對其余未安裝電位補償裝置的各臺變壓器的中性點直流電流未造成大的影響。


圖1為本發(fā)明方法的實施原理框圖；圖2為一變電站兩臺變壓器用本方法設(shè)置電位補償裝置的示意圖。
具體實施例方式
實施例一用本發(fā)明方法消減一高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流，如圖1所示，在該電力變壓器的中性點與接地極之間串接一個可控的電位補償裝置，該電位補償裝置由可控的雙向電流源與補償電阻R1和分流電阻R2構(gòu)成串聯(lián)回路，其中的補償電阻R1串接在接地變壓器的中性點與接地極之間，該補償電阻R1并聯(lián)一旁路保護(hù)電容C和一手動的旁路電路；同時配置有測量單元(變電器中性點直流監(jiān)測器)、控制單元和保護(hù)單元；測量單元測量變壓器中性點直流電流，獲得中性點直流電流值和方向；測量單元與控制單元連接，控制單元有輸出端連接到雙向電流源，控制雙向電流源的電流輸出，在補償電阻R1上產(chǎn)生一個補償電位，以消減該高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流；控制單元還連接一個保護(hù)單元，該保護(hù)單元的輸出端與雙向電流源連接，在系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，提供保護(hù)信號，關(guān)閉雙向電流源；還可通過手動接通旁路電路，退出本方法所設(shè)置系統(tǒng)。
實施例二本實施例為對一同變電站的兩臺變壓器#1、#2分別設(shè)置獨立的電位補償裝置的實例，以消減兩個變壓器中性點直流電流，如圖2所示。兩個變壓器所設(shè)置的電位補償裝置及相關(guān)裝置與都實施例一基本相同。由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的原因，#1、#2兩臺變壓器中性點直流電流分別為26.45A和37.61A，有一定差異。
用本發(fā)明的電位補償法進(jìn)行抑制兩個變壓器中性點電流的實驗，包括僅對一臺變壓器實施電位補償以及同時對兩臺變壓器實施電位補償。
經(jīng)本發(fā)明的電位補償法抑制兩個變壓器中性點電流的效果見表1。
表1電位補償法抑制變電站變壓器中性點電流的效果

可以看出，電位補償法僅對一臺變壓器實施時，會造成另一臺變壓器的中性點電流略有增加。使用兩套獨立的電位補償裝置同時分別對兩臺變壓器中性點實施電位補償可實現(xiàn)兩臺變壓器中性點直流電流同時為零的效果。
對上述變電站的兩臺變壓器如采用注入反向電流限制法(CN1625010所公開的技術(shù)方案)抑制其中性點電流，因為該方法注入接地變壓器中性點的反向電流實際是注入站內(nèi)的同一地網(wǎng)，因而只需要也只能使用一套注入反向電流裝置。經(jīng)測算，其抑制中性點電流的效果如表2所示表2反向電流限制法抑制變電站變壓器中性點電流的效果

可以看出，注入反向電流100A時#1變壓器補償效率約為25％，但#2變壓器效率不到10％；注入電流達(dá)200A時#1變壓器電流已經(jīng)反向，而#2變壓器電流仍未完全補償，故該方法難以對#1、#2主變同時奏效。解決的方法是將兩臺主變的接地網(wǎng)分開，兩臺變壓器獨立配置補償裝置，這在工程上自然是極不經(jīng)濟(jì)的。過大的注入電流導(dǎo)致設(shè)備成本增加，地網(wǎng)也不堪負(fù)荷，因而反向電流限制法對該變電站不適用。
由上分析可知，電位補償法無需輔助接地極，補償設(shè)備容量較小，能同時適應(yīng)源極與受極的需要，特別適用于站內(nèi)有多臺連接在不同出線間隔的主變接地情況。
權(quán)利要求
1.一種消減高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流的電位補償方法，其特征在于(1)在電站的接地變壓器的中性點與接地極之間串接一個可控的電位補償裝置，該電位補償裝置為一個可控的雙向電流源與補償電阻R1構(gòu)成的串聯(lián)回路或者為一個由可控的雙向電流源與補償電阻R1和分流電阻R2構(gòu)成的串聯(lián)回路，其中的補償電阻R1串接在接地變壓器的中性點與接地極之間；(2)由變電器中性點直流監(jiān)測器測量變壓器中性點直流電流，獲得中性點直流電流值和方向；(3)由一個控制單元根據(jù)所測量的變壓器中性點直流電流值與限值之間的差值控制雙向電流源的電流輸出，在補償電阻R1上產(chǎn)生一個補償電位，以消減該變壓器中性點直流電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消減高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流的電位補償方法，其特征在于所述的補償電阻R1并聯(lián)有一自動或手動的旁路電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消減高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流的電位補償方法，其特征在于所述的補償電阻R1的阻值為0.5～2.0歐姆。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消減高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流的電位補償方法，其特征在于補償電阻R1上產(chǎn)生的補償電位為-100～+100伏特。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消減高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流的電位補償方法，其特征在于所述的控制單元包括有手動和自動模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消減高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流的電位補償方法，其特征在于所述的補償電阻R1并聯(lián)有一旁路電容。
全文摘要
本發(fā)明提供一種消減高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流的電位補償方法，該方法采用在電站的接地變壓器的中性點與接地極之間串接一個可控的電位補償裝置，由變電器中性點直流監(jiān)測器測量變壓器中性點直流電流，再由一個控制單元根據(jù)所測量的變壓器中性點直流電流控制雙向電流源的電流輸出，在電位補償裝置上產(chǎn)生一個補償電位，部分或全額補償?shù)刂须娏饕鸬慕涣麟娋W(wǎng)各接地極電位的變化，使交流電網(wǎng)接地變壓器中性點電位相近或相同，從而有效抑制該高壓電網(wǎng)變壓器中性點直流電流。本方法可克服目前工程應(yīng)用的電容隔直法、小電阻限流法和中性點注入反向電流限制法的不足之處。
文檔編號H01F27/42GK101039028SQ20071002736
公開日2007年9月19日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者馬志強(qiáng) 申請人:馬志強(qiáng)