摘要：由于很多高壓直流的供電系統(tǒng)采取的是以大地為導(dǎo)體進(jìn)行回流的方式在運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣就會(huì)有一部分較大電流通過(guò)變壓器中的中性點(diǎn)部分，從而影響了變壓器的正常運(yùn)行，還有可能使變壓器受損。文章針對(duì)中性點(diǎn)中直流電的形成因素進(jìn)行分析，總結(jié)出幾種能夠有效抑制這種情況發(fā)生的措施。

關(guān)鍵詞：中性點(diǎn)；直流電；變壓器

中圖分類號(hào)：TM406 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）20-0135-02

一般高壓外輸電系統(tǒng)都是采取通過(guò)大地進(jìn)行回流的方法運(yùn)行的，主要包含大地回線單極式及雙極不協(xié)調(diào)方式，在這種情況下，很容易引起變壓器中性點(diǎn)由于直接接觸地面而使發(fā)生直流偏磁，進(jìn)而出現(xiàn)諧波、噪音、震動(dòng)、溫度太高等一系列問題，嚴(yán)重影響變壓器的正常運(yùn)作，甚至?xí)茐淖儔浩?，引起保護(hù)誤動(dòng)。

1 主變壓器中性點(diǎn)直流電的主要成因

在變壓器以雙極不協(xié)調(diào)不平衡的方式及大地回線為單極方式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的直流電直接接入大地，形成回流，這樣在輸電系統(tǒng)的接地周圍就會(huì)形成一個(gè)龐大的直流電場(chǎng)，遍布在直流供電系統(tǒng)周圍的交流電站就處在了各不相同的直流電勢(shì)點(diǎn)之上，因此各個(gè)交流電站的主要接地網(wǎng)就會(huì)產(chǎn)生不平衡的電勢(shì)差。當(dāng)兩者之間的距離越大，兩個(gè)站點(diǎn)之間的主電勢(shì)差的差距就越大，恰逢此時(shí)兩站若存在相聯(lián)的交流線路，那么就會(huì)在兩站的內(nèi)部主接地網(wǎng)通過(guò)中性點(diǎn)、站內(nèi)交流線、低電阻以及站內(nèi)的設(shè)備線路形成直流式回路，這個(gè)回路內(nèi)就存有直流電來(lái)回流通。因?yàn)橹鞲勺儔浩骷捌渲行渣c(diǎn)就存在這個(gè)回路內(nèi)，所以直流電經(jīng)由主變壓器，再流經(jīng)中性點(diǎn)直接入地或者從地面進(jìn)入主變壓器的中性點(diǎn)再流進(jìn)主變壓器室是具有必然性的。以廣東省為例，廣東的大部分超過(guò)220V的變電站都在中性點(diǎn)上安裝了直流電互感器，主要作用是監(jiān)測(cè)中性點(diǎn)中流過(guò)的直流電，以實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，當(dāng)直流供電系統(tǒng)通過(guò)單極大地回線形式運(yùn)作時(shí)，它周圍的接地極的220V變電站內(nèi)主變壓器的中性點(diǎn)內(nèi)流過(guò)80A左右的直流電，很大程度上超出了廠家規(guī)定的控制在10A直流電的標(biāo)準(zhǔn)。因此，這個(gè)問題在很大程度上阻礙了變壓器的正常運(yùn)行，由此可見，要抑制變壓器中性點(diǎn)的直流電已成為電力企業(yè)需要解決的首要問題。

2 主要抑制中性點(diǎn)直流電的策略

本文作者理論上認(rèn)為想要抑制中性點(diǎn)中存在直流電對(duì)變壓器的影響應(yīng)主要從兩方面入手，即主動(dòng)和被動(dòng)。

2.1 主動(dòng)性策略

改變接地極與變電站的地理位置，同一個(gè)地極被多個(gè)直流系統(tǒng)應(yīng)用，加強(qiáng)變壓器提高其承受直流電的能力等這些措施都可以稱之為主動(dòng)措施。但是在實(shí)際中，由于交流電負(fù)荷區(qū)域與直流電地極不容易接近，而且現(xiàn)今的很多變壓器廠家很難生產(chǎn)出承受高強(qiáng)度直流電的變壓器，所以這個(gè)措施也只能是理論上的措施，很難在實(shí)際中實(shí)行到位。

2.2 被動(dòng)策略

在限制中性點(diǎn)中存在的直流電的被動(dòng)方案上，一些西方國(guó)家早在20世紀(jì)80年代就有了研究，我國(guó)也在今年來(lái)采取了這種方法，同時(shí)也取得了不錯(cuò)的效果，也有了部分工程案例。理論上而言，被動(dòng)策略分為三種方法：一是減小電勢(shì)差，減小流經(jīng)主變壓器的電流。這種方法多是采取在變電站之間安裝反向直流電源，借助反向直流電源制造反向電流以加大或者減小電站之間主接地網(wǎng)的差距，從而達(dá)到降低電勢(shì)差，減小電流的目的。二是控制直流電流，加裝中性點(diǎn)的阻隔。這種方法已被廣東省采用，它主要是在中性點(diǎn)與主接地網(wǎng)之間增加電容器，電容器具有只通交流電而阻隔直流電的特點(diǎn)，利用這個(gè)特性，可以有效地阻斷直流電通入主變壓器。三是將過(guò)大的直流電分流出去，這樣每一分流都會(huì)變小，危害就會(huì)降低。它主要是降低線路地線的電阻，將一部分直流電通過(guò)地線流走，減小從相線流經(jīng)的直流電，由于直流電都是通過(guò)相線進(jìn)入到變壓器的，因此降低地線的直流電阻就能使流經(jīng)變壓器的直流電被分散掉一些。

以上兩點(diǎn)是在理論上對(duì)其進(jìn)行解釋，下面我們將針對(duì)其在實(shí)際中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

3 企業(yè)實(shí)際運(yùn)用的抑制中性點(diǎn)直流電的措施

通過(guò)作者對(duì)實(shí)際情況的調(diào)查得出結(jié)論，如今被電力企業(yè)主要采取的有兩個(gè)方案：一是利用電容進(jìn)行阻隔直流電；二是增設(shè)反向直流電源，形成反向直流。

3.1 電容阻隔方式

電容器、旁路開關(guān)、數(shù)字監(jiān)控、晶閘管以及遠(yuǎn)方監(jiān)控裝置等系統(tǒng)組成了電容阻隔裝置。將此設(shè)備置于中性點(diǎn)側(cè)端，使用單相阻隔開關(guān)與中性點(diǎn)連接在一起，隔直電容為其主要組成部分，晶閘管及旁路開關(guān)并聯(lián)在電容兩端。在晶閘管閉合以及旁路開關(guān)同時(shí)閉合時(shí)，電容隔直為接地狀態(tài)。這時(shí)的隔直裝置處于正常運(yùn)行狀態(tài)，一般中性點(diǎn)中流經(jīng)的直流電流不超出額定值時(shí)，該裝置都會(huì)處于正常的工作狀態(tài)；當(dāng)旁路開關(guān)斷開，電容器直接接入變壓器的中性點(diǎn)，使直流電流無(wú)法通過(guò)中性點(diǎn)，這時(shí)隔直裝置處于隔斷直流電的工作狀態(tài)。只有在中性點(diǎn)的直流電值超出額定電流值時(shí)，該裝置就會(huì)直接由接地狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦糁睜顟B(tài)。此外隔直裝置還兼具監(jiān)控的功能，在變電站內(nèi)配置一臺(tái)計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)就可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)到該裝置的各個(gè)配件的工作情況并完全地顯現(xiàn)出來(lái)，準(zhǔn)確地反映出流經(jīng)主變壓器中性點(diǎn)的直流電強(qiáng)度。在裝置了電容器的中性點(diǎn)，如果發(fā)生了由于單相接地而引發(fā)的故障，這時(shí)主變壓器中性點(diǎn)就會(huì)有強(qiáng)大的電流通過(guò)，并會(huì)產(chǎn)生很大伏值的暫時(shí)狀態(tài)電壓。在電容器兩側(cè)電壓超出限制值后，可以利用電流旁路保護(hù)動(dòng)作使電容旁路，以控制暫時(shí)性電壓的伏值，這樣既不需要大容量的電容器來(lái)承接強(qiáng)電流，還減小了空間，降低了成本，同時(shí)也杜絕了對(duì)中性點(diǎn)絕緣的有害影響，保障了變壓器的安全運(yùn)作。表1是筆者通過(guò)對(duì)大亞灣及嶺澳核電站的相關(guān)數(shù)據(jù)分析得出。

即使電容器被破壞了或者旁路發(fā)生故障，也可以通過(guò)閉合旁路刀閘，令中性點(diǎn)接地，再開啟裝置兩端的隔離刀閘，進(jìn)行與系統(tǒng)隔絕，這樣就可以對(duì)損壞的部分進(jìn)行維修了。但是在使用該項(xiàng)方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意其投入對(duì)二次保護(hù)可能帶來(lái)的危害；可能帶來(lái)交流系統(tǒng)單相接地事故的

發(fā)生。

3.2 增加反向電流植入系統(tǒng)

反向直流電源的主要組成部分為限流電抗器，可控制的直流電源、遠(yuǎn)方監(jiān)控以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般置于變電站內(nèi)的主接地網(wǎng)與遠(yuǎn)方接地極之內(nèi)，它主要對(duì)流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)的電流值及方向進(jìn)行檢測(cè)，得出數(shù)據(jù)，進(jìn)而控制直流電源輸出與其非常相似的反向直流電，從而降低流經(jīng)電壓器中性點(diǎn)的電流值。該裝置中限流電抗器的主要作用是減少交流電網(wǎng)側(cè)的有差異的不對(duì)稱的短路電流流經(jīng)該裝置，通過(guò)遠(yuǎn)方地極提供裝置輸出的直流電要返回的路徑。同樣，此項(xiàng)裝置也具有很強(qiáng)的監(jiān)控功效，并且其安裝及運(yùn)作都很方便簡(jiǎn)單。在采用次裝置時(shí)也是需要考慮一些問題的，例如交流電壓對(duì)直流電源會(huì)造成什么樣的影響及直流電源該使用什么補(bǔ)償效率等問題。

4 結(jié)語(yǔ)

以上文章作者在主變壓器中性點(diǎn)中直流電流的成因方面進(jìn)行敘述，以理論與實(shí)際相結(jié)合進(jìn)行深入分析，最終得出了有效解決了這樣實(shí)際存在主變壓器中性點(diǎn)直流電流的問題，并比較了兩種方式的優(yōu)勢(shì)所在，這樣給電力企業(yè)在采取何種解決措施上提供了有力的指導(dǎo)作用。促進(jìn)了電力企業(yè)的提高解決問題的能力，使企業(yè)更加優(yōu)秀、更加進(jìn)步。

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作者簡(jiǎn)介：蘇彩琴（1988—），女，寧夏人，臥龍電氣銀川變壓器有限公司助理工程師，研究方向：變壓器

設(shè)計(jì)。