簡偉鎮(zhèn)，王玲，徐柏榆

（1.廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，廣東廣州　510080；2.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，廣東廣州　510080）

廣州地區(qū)主變中性點(diǎn)直流偏磁抑制措施研究

簡偉鎮(zhèn)1，王玲2，徐柏榆2

（1.廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，廣東廣州510080；2.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，廣東廣州510080）

我國發(fā)電能源和用電負(fù)荷的分布不均衡，華南和華東地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，電力需求空間大，能源卻極奇缺乏。西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對滯后，但能源資源豐富。通過高壓直流輸電技術(shù)將西電東送，能極好地解決此問題。目前以廣東為受端的直流輸電系統(tǒng)共有八回，直流輸電系統(tǒng)單極大地回線方式運(yùn)行給廣州地區(qū)內(nèi)中性點(diǎn)直接接地的主變壓器帶來嚴(yán)重的直流偏磁問題，造成變壓器振動、噪聲異常，電網(wǎng)諧波增大，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成威脅。通過仿真計算，得到廣州地區(qū)直流分布情況，并針對性提出直流偏磁抑制措施實(shí)施站點(diǎn)。

廣州地區(qū)；直流輸電；直流偏磁；仿真計算；直流抑制措施

0引言

目前以廣東為受端的直流輸電系統(tǒng)有：天廣、江城、高肇、興安、楚穗、溪洛渡雙回及糯扎渡。表1給出了廣東省內(nèi)直流接地極地址及直流輸電的影響范圍。其中天廣、楚穗和興安直流輸電系統(tǒng)單極大地回線方式運(yùn)行給廣州地區(qū)內(nèi)中性點(diǎn)直接接地的主變壓器帶來嚴(yán)重的直流偏磁問題，造成變壓器振動、噪聲異常，電網(wǎng)諧波增大，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成威脅。本文的目的是對廣州地區(qū)的主變中性點(diǎn)直流偏磁情況進(jìn)行計算分析，基于計算結(jié)果給出直流抑制措施建議。

表1廣東直流接地極地址及其影響范圍

累計至2015年11月1日，廣東范圍內(nèi)八條直流總計發(fā)生81次單極大地運(yùn)行。其中較多的興安直流共計發(fā)生24次單極大地運(yùn)行，最大輸送功率1400MW，持續(xù)時間23min。天廣直流共計發(fā)生17次單極大地運(yùn)行，輸送功率不詳，運(yùn)行持續(xù)時間35min。楚穗直流共計發(fā)生15次單極大地運(yùn)行，最大輸送功率2500MW，持續(xù)時間17min。高肇直流、江城直流、溪洛渡直流、糯扎渡直流對廣州地區(qū)影響不大，故不作統(tǒng)計。

在2015年部分變電站已采取直流偏磁電流抑制措施的電網(wǎng)背景下，本報告根據(jù)廣州局2015年11月電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，計算廣州地區(qū)變壓器直流偏磁電流分布情況，提出2016年度廣州地區(qū)變壓器直流偏磁抑制站點(diǎn)建議方案。

1廣州地區(qū)抑直措施的實(shí)施情況

截至2015年11月，廣州局已經(jīng)實(shí)施直流偏磁抑制措施的具體情況如表2所示。

表2廣州地區(qū)電網(wǎng)抑制措施實(shí)施情況統(tǒng)計表

2抑制措施計算分析

2.1計算條件

（1）采用廣州供電局提供的2015年11月廣州供電局電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。

（2）在直流電流分布仿真計算過程中，對已申報加裝隔直裝置技改項目但未竣工或投運(yùn)的站點(diǎn)，將作為已實(shí)施抑直措施站點(diǎn)參與計算。

（3）直流接地極入地電流取直流輸電系統(tǒng)額定電流：天廣直流，1800A；興安/楚穂直流，3125A。

（4）本文中，直流偏磁電流“正值”表示直流偏磁電流由大地經(jīng)變壓器中性點(diǎn)流向電網(wǎng)；“負(fù)值”表示直流偏磁電流由電網(wǎng)經(jīng)過變壓器中性點(diǎn)流向大地。

（5）本文中，電流總量按全網(wǎng)電流總量計算。

（6）本文采用DC_Distribution_2010a軟件對廣州地區(qū)變壓器直流偏磁電流的分布情況進(jìn)行仿真計算。

2.2廣州地區(qū)變壓器直流偏磁電流分布計算和抑制措施分析

2.2.1天廣直流

應(yīng)基于最大范圍計算直流電流分布情況，故選取夏大方式下進(jìn)行，這時候整個電網(wǎng)內(nèi)變電站直流電流達(dá)到最大。2015年夏大運(yùn)行方式下，當(dāng)天廣直流接地極入地電流為其額定電流1800A時，天廣直流影響范圍內(nèi)主變中性點(diǎn)直流偏磁電流計算結(jié)果分析如下：

截止2015年11月，無新增直流抑制措施的情況下，直流電流分布計算結(jié)果如表3所示，無新增抑制措施情況下直流電流分布圖如圖1所示。

表3中性點(diǎn)直流絕對值超過10A的變電站列表

圖1無新增抑制措施情況下直流電流分布圖

從圖1可以看出，天廣直流接地極電流影響區(qū)域主要為珠三角地區(qū)，這個地區(qū)內(nèi)的變電站密集，并且由于天廣直流運(yùn)行時間較長，設(shè)備相對陳舊，單極大地運(yùn)行的頻次較其他幾條直流輸電工程高，天廣直流單極大地運(yùn)行時對廣州地區(qū)變電站影響尤為嚴(yán)重。盡管天廣直流對佛山地區(qū)的部分變電站仍存在不同程度的影響，但由于近年來佛山地區(qū)對部分變電站采取了有效的抑制措施（圖1里電流0.00為已加裝抑制措施站點(diǎn)），從仿真數(shù)據(jù)上看，廣州地區(qū)直流偏磁問題相對突出。受天廣直流單極大地運(yùn)行影響，現(xiàn)有炭布、石井、花地等三個變電站直流電流超過20A。為了防止天廣直流單極大地運(yùn)行時這些變電站中變壓器中性點(diǎn)直流電流過大，有必要對這些變電站實(shí)施隔直措施，具體的抑制措施有兩種，方案一是對220kV炭布變電站實(shí)施電容隔直措施，方案二是對220kV石井、花地、羅涌、炭布及犀牛等五個變電站實(shí)施電容隔直措施，兩個方案實(shí)施后作了對比分析。

（1）抑制措施方案一。

對220kV炭布變電站實(shí)施電容隔直措施后，直流偏磁電流分布如表4所示，直流電流分布圖如圖2所示。

表4中性點(diǎn)直流絕對值超過10A的變電站列表

從表4可以看出，方案一對相對嚴(yán)重的220kV炭布站采取電容隔直措施，220kV石井、犀牛、羅涌、花地、漢田、空港直流偏磁電流出現(xiàn)了增大的情況。

（2）抑制措施方案二。

對220kV石井、花地、羅涌、炭布及犀牛等五個變電站實(shí)施電容隔直措施后，直流偏磁電流分布如表5所示。

針對方案一出現(xiàn)的情況，方案二提出對220kV花地、羅涌、炭布、石井、及犀牛站共五站同時采取電容隔直措施。從表5可看出，方案二使廣州地區(qū)的直流偏磁問題得到有效控制。雖然部分站點(diǎn)如：220kV空港站、漢田站等變電站有明顯的電流增大情況，但電網(wǎng)的直流電流分布總量有明顯減小。

方案一、二對抑制直流分布已取得一定的效果，隨著抑制措施的實(shí)施，全電網(wǎng)直流分布下降，個別變電站中性點(diǎn)直流電流增加的現(xiàn)象如漢田站、空港站，兩個方案下直流電流總量對比圖如圖2所示。

表5中性點(diǎn)直流絕對值超過10A的變電站列表

圖2直流總量對比圖

從圖2可以看出，方案一的直流總量分布為無新增抑制措施的90.4%，方案二的直流總量分布為無新增抑制措施的86.0%。

2.2.2興安直流/楚穗直流

興安直流和楚穗直流在廣東省內(nèi)共用一個接地極，位于清遠(yuǎn)魚龍嶺。由于楚穗直流的額定電流3125A，大于興安直流的3000A，故計算時選取3125A作為單極大地運(yùn)行時的入地電流。2015年夏大運(yùn)行方式下，廣州局地區(qū)范圍內(nèi)主變中性點(diǎn)直流偏磁電流計算結(jié)果如下：

截止2015年11月，在無新增直流抑制措施的情況下，直流偏磁電流分布計算結(jié)果如表6所示，無新增抑制措施情況下直流電流分布圖如圖3所示。

興安直流/楚穗直流單極大地運(yùn)行時主要影響廣州北部的部分變電站。從圖3可以看出，興安直流單極大地運(yùn)行時，受影響較為明顯的有220kV空港、漢田、炭布、犀牛及500kV木棉站。其中220kV空港、漢田、炭布及犀牛站四個變電站同時受天廣、楚穗和興安三條直流影響，這些變電站中的變壓器直流偏磁情況嚴(yán)重。

表6中性點(diǎn)直流絕對值超過10A的變電站列表

圖3無新增抑制措施情況下直流電流分布圖

為了防止興安直流/楚穗直流單極大地運(yùn)行時這些變電站中變壓器中性點(diǎn)直流電流過大，有必要對這些變電站實(shí)施隔直措施，具體的抑制措施有兩種，方案一是對220kV空港站、漢田站實(shí)施電容隔直抑制，方案二是對220kV空港、漢田、炭布、犀牛、石井、500kV木棉站實(shí)施電容隔直抑制措施，兩個方案實(shí)施后作了對比分析。

（1）抑制措施方案一。

對220kV空港站、漢田站實(shí)施電容隔直抑制措施后，直流電流分布情況如表7所示。

表7中性點(diǎn)直流絕對值超過10A的變電站列表

方案一對220kV空港、漢田站采取電容隔直措施后，相鄰的220kV犀牛站、炭布站、500kV木棉站的直流電流更加嚴(yán)重。

（2）抑制措施方案二。

對220kV空港、漢田、炭布、犀牛、石井、500kV木棉站實(shí)施電容隔直抑制措施，直流電流分布情況如表8所示。

表8中性點(diǎn)直流絕對值超過10A的變電站列表

方案二對220kV空港站、漢田站、炭布站、犀牛站和500kV木棉站同時采取電容隔直措施，楚穗興安直流接地極附近變電站直流偏磁問題受到控制，電網(wǎng)直流電流總量明顯降低。部分站點(diǎn)如500kV增城站、220kV科城站、廟嶺站的變壓器中性點(diǎn)直流電流相對輕度增加。

圖4直流總量對比圖

從圖4可以看出，方案一的直流總量是無新增抑制措施的89.6%。方案二的直流總量是無新增抑制措施的84.8%。

3　　抑制措施建議

據(jù)仿真計算結(jié)果，從各直流輸電系統(tǒng)的直流偏磁電流對主變的影響分析計算結(jié)果來看，建議廣州地區(qū)2016年優(yōu)先考慮對下列變電站采取直流電流抑制措施：500kV木棉站、220kV空港站、220kV漢田站、220kV炭布站、220kV犀牛站、220kV石井站、220kV花地站、220kV羅涌站。

4結(jié)論

本文首先介紹了廣東電網(wǎng)直流輸電的大概情況，然后結(jié)合廣州地區(qū)變電站接線圖，對天廣直流、興安直流、楚穗直流三條直流在廣州地區(qū)的直流分布情況進(jìn)行計算分析，并針對每條直流輸電分布情況制定了兩種可能的變壓器中性點(diǎn)直流電流抑制方案，對采取抑制措施后的直流電流分布結(jié)果進(jìn)行對比分析，選擇了最合適的抑制措施，并給出了具體抑制措施的實(shí)施站點(diǎn)。

從本文的分析可以看出，采用本文提出的抑制措施之后，各接地接附近的變電站直流偏磁問題受到控制，廣州地區(qū)內(nèi)的直流電流總量顯著下降。本文提出的直流偏磁抑制措施對提高電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起到很好的指導(dǎo)作用。

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簡偉鎮(zhèn)（1987-），男，助理工程師，本科，從事直流偏磁監(jiān)測及抑制，諧波測量，發(fā)電機(jī)勵磁方面的工作；王玲（1986-），女，工程師，碩士研究生，從事諧波測量、電能質(zhì)量管理方面的工作；徐柏榆（1962-），男，高級工程師，本科，從事諧波測量、電力系統(tǒng)濾波及電能質(zhì)量管理方面的工作。