500kV变压器中性点加装隔直装置的应用分析

500kV 变电站主变中性点加装小电抗和电容隔直装置方案广东电网公司电力科学研究院广东省电力设计研究院2011年2月500kV 变电站主变中性点加装小电抗和电容隔直装置方案广东电网公司电力科学研究院广东省电力设计研究院2011年2月变压器中性点加装小电抗和电容隔直装置方案 1 项目背景由于电网结构加强，500kV 变压器采用自耦变压器等原因，部分500kV 变电站出现单相短路电流高于三相短路电流的现象，成为限制电网运行和发展的主导因素之一，需控制单相短路电流水平的增长。

在广东省电力设计研究院编制的《500kV 变电站主变中性点加装小电抗专题研究报告》的研究结果表明，500kV 自耦变压器中性点采用小电抗接地对降低单相短路电流的效果明显，随着电力系统规模的扩大和系统短路电流的不断增大，采用中性点小电抗接地的方式来限制变电站的短路电流是很有必要的。

在另一方面，直流输电的快速发展带来了变压器直流偏磁的问题。

目前已有五回直流输电系统落点的广东电网，由于地质条件的特殊性(多为花岗岩地质，大地直流电阻较大，这些直流输电系统初期的单极系统调试和后期的非正常运行所引起的大地回线方式导致交流系统中接地变压器的直流偏磁问题变得越来越严重和频繁，是国内变压器直流偏磁问题最严重的省份。

变压器直流偏磁可能会导致引起主变谐波、噪声、过热等问题，严重时可引起变压器、电容器组的损坏，并可能引起保护的误动，影响了变压器、电容器组，乃至电网的安全运行。

广东电网公司电力科学研究院针对变压器直流偏磁的抑制措施，开展了大量的研究工作，研制出一套新型的电容隔直装置，并已成功应用于广东电网多个变电站，对变压器直流偏磁的抑制效果明显。

目前，广东电网部分变电站同时出现单相短路电流过大和变压器直流偏磁的问题，针对该问题，本报告对主变中性点同时加装小电抗和电容隔直装置的设计方案及对各方面的影响作了必要的分析。

2 主变中性点小电抗简介2010年，广东电网横沥、香山、鹏城、宝安、莞城共五个500kV 变电站的主变中性点加装了小电抗。

500kV变电站加装中性点设备电气技术方案研究中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：一、概述近年来随着广东电网装机容量和各级电压网架建设的高速发展，500kV网架结构大大增强，珠江三角洲地区基本形成了双回路内外环网的结构。

电网结构的加强满足了广东电网负荷增长和可靠供电的需求，但同时也带来了电网短路容量的问题。

由于电网结构加强，500kV变压器采用自耦变压器等原因，部分500kV变电站出现单相短路电流高于三相短路电流的现象，成为限制电网运行和发展的主导因素之一，需控制单相短路电流水平的增长。

另一方面，直流输电的快速发展带来了变压器直流偏磁的问题，目前已有五回直流输电系统落点的南方电网广东地区，这些直流输电系统初期在单极调试和后期的非正常运行所引起的大地回路方式导则交流系统中接地变压器的直流偏磁问题变得越来越严重和频繁，是国内变压器直流偏磁问题最严重的地区。

变压器直流偏磁可引起主变谐波、噪音和过热等问题，严重时刻引起变压器和电容器组的损坏，并可能引起保护的误动，影响变压器、电容器组以及电网的安全。

国内在500kV变压器中性点加装小电抗在部分电网如华东、华北电网有少量应用，中性点隔直装置电力系统的应用缺乏经验，其性能没有实践检验，同时加装两种装置同时会引起过电压和绝缘配合、参数选择和接线选择等问题。

本文为南方电网在广东地区500kV主变压器加装中性点设备的设计、优化提供了指导和依据，为限制单相短路电流、抑制主变中性点直流偏磁的应用设计提供了借鉴意义。

二、技术原理及方案2.1500kV主变中性点加装小电抗模型分析中性点经小电抗接地的自耦变压器的零序等值电路中，包括三角形在内的各侧等值电抗，均包含有与中性点接地小电抗有关的附加项。

自耦变压器中性点接小电抗各绕组的零序等值电抗表达式如下：式中，――中性点小电抗阻抗――高中压变比从上式可知，若Xn=0，即变压器的中性点直接接地，则由于自耦变压器中压侧电抗常为零或者接近为零，所以大量使用自耦变压器的500 kV 变电站中压侧的零序电抗很小，从而造成中压侧的单相短路电流较大。

电厂变压器中性点电容型隔直装置接地应用发布时间：2022-11-08T05:18:14.268Z 来源：《福光技术》2022年22期作者：张智渊[导读] 在交流输电混合电厂，若直流输电电流流入变压器中性点，可能会直接产生变压器直流偏磁的情况。

整个电厂的电路因不对称引起振动和谐波等问题，最终影响变压器甚至整个电厂的正常运行[1]。

广东粤电新丰江发电有限责任公司广东河源 517000摘要：直流电流通过接地中性点流经变压器绕组，会导致整个电厂电路因不对称引起振动和谐波等问题，因此本文将电容型隔直装置安装至电厂中，对其接地应用效果展开研究。

隔直装置拥有两种运行状态，可以通过电厂波动的电流情况针对性处理，对电容器会起到更可靠的保护作用，保证高压直流输电的稳定性。

实验优化分析显示，加入隔直装置能承载更多的偏磁电流，说明中性点电容隔直装置起到了一定的优化作用。

关键词：电厂；变压器中性点电容；直流偏磁；隔直装置；中图分类号：TD52；TP391.9 文献标识码：A引言在交流输电混合电厂，若直流输电电流流入变压器中性点，可能会直接产生变压器直流偏磁的情况。

整个电厂的电路因不对称引起振动和谐波等问题，最终影响变压器甚至整个电厂的正常运行[1]。

直流输电系统建设初期的系统调试、直流输电系统设备故障或检修等原因，使得直流输电系统单极大地回线方式或双极不平衡方式运行几乎不可避免；而越来越多的直流输电系统投运使其发生的概率大大提高[2]。

当直流输电系统以单极大地回线方式或双极不平衡方式运行时，强大的直流电流通过接地极注入大地，经大地流到直流系统的另一端。

直流电流会在流经的大地路径上产生电位差，而交流输电系统通过中性点接地的变压器及输电线路与大地构成并联回路，可引起数十安的直流电流经交流系统传输[3]。

当直流电流通过接地的变压器中性点流经变压器绕组，将引起变压器磁路直流偏磁，导致铁心的半波饱和，从而产生谐波，引起振动和噪声、过热等问题，严重时可引起变压器的损坏；谐波还可能引起电容电抗器组的谐振损坏、引起保护误动等问题。

500kV单相变压器中性点环流分析与改造措施探究一般情况下，关于500kV单相变压器中性点接地方面会有两种设计方案。

一种是中性点汇流母线两端通过引下线与主接地网连接，另一种是汇流母线一端通过引下线与主接地网连接。

要求500kV单相变压器严格按照该地区的变电站要求，选择中性点接地方式，并加强对中性点环流情况进行分析，为接下来的改造方案设计提供参考依据。

标签：500kv;变压器;1 500 kV单相变压器中性点接地方式1.1 一端一点接地大多数500kV变压器的中性点在接地时都会选择这种接地方式。

一端一点接地指的是只有一根接地引下线从汇流母线一端引出，并与接地网完成连接。

如果接地引下线受到了破坏，或者长时间缺少维修养护而自然辐射，接地引下线的截面会缩小，严重时也会发生断裂现象，设备的热稳定将不能满足500kV变压器运行要求，这时电网运行也会出现接地故障或者短路故障。

由此可见，一端一点接地的500kV变压器中性点接地方式缺乏安全性与可靠性，但是接地引下线可以通过电流较小的三相不平衡电流，如下公式所示：IA+IB+IC=I。

1.2 π型接地这种接地方式要求500kV变压器中性点有两根引下线可以与接地网进行连接，两根引下线需要符合500kV变压器热稳定需求。

因此，这种连接方式就产生了500kV变压器中性点汇流母线两端分别引出接地引线，并与接地网不同点连接的接地方式，人们将其称为π型接地方式。

该中性点接地方式可以满足500kV 变压器设备中两根引下线备用需求，也提高了500kV变压器运行的安全性，但是引下线也会通过大小相等、方向却相反的电流。

1.3 一端两点接地为了防止以上两种接地方式存在的弊端，人们又使用了500kV单相变压器中性点匯流母线一端引两根接地引下线与接地网连接的方式。

设备正常运行时，引下线电流和只达到500kV单相变压器自身不平衡电流，当500kV单相变压器发生故障时，这种接地方式还会对故障电流产生分流效果，降低故障电流对500kV单相变压器接地装置产生的不利影响。

摘要：在交直流混合运行大电网中，500 k V变压器中性点加装电容隔直装置是抑制直流偏磁的有效措施，为了确保电容隔直装置正确动作，杜绝频繁动作，降低装置寿命，分析变压器直流偏磁来源，确定电容隔直装置的定值对策十分必要。

现通过对某500k V变电站主变中性点电容隔直装置频繁动作的原因进行了分析，提出了500 kV变电站主变中性点电容隔直装置的定值整定策略。

关键词：变压器；隔直装置；定值；整定策略引言目前南方电网辖区内已投入运行的直流输电系统共8回，分别是天广直流、禄高肇直流、兴安直流、楚穗直流、普侨直流、牛从直流、新东直流、昆柳龙直流，直流落地点均位于广东境内。

南方电网呈明显的强直弱交特性，交直流并联运行对广东电网的影响十分明显。

直流落点附近变电站变压器加装电容隔直装置变得很有必要。

本文对某500 kV变电站主变中性点电容隔直装置出现频繁动作的原因进行了分析，提出了新的定值整定策略。

1案例分析某500 kV变电站位于南方电网西电东送某高压直流受端换流站附近，投运以来，在以直流单极大地方式运行时，直流偏磁电流较大，试验数据如表1所示，单台主变负荷425 MW。

从表1数据可以看出，当直流系统接地极无入地电流时，主变中性点直流电流很小，对主变基本无影响。

直流系统以单极大地方式运行时，主变直流偏磁电流受入地电流影响十分明显，入地电流为1 200 A时，偏磁电流已接近变压器设计的最大允许值±10 A，主变噪声平均增加14 dB。

入地电流为3 000 A时，偏磁电流已达到-24 A，超过主变最大允许能力的2倍，噪声也增加了20 dB左右。

主变中性点加装电容隔直装置显得十分必要，加装后装置主要定值参数如表2所示。

电容隔直装置投运后有效抑制了直流单极大地运行方式时的主变直流偏磁现象。

但装置运行一段时间后，出现隔直装置频繁动作投入现象，大大缩短了设备使用寿命，降低了隔直装置的可靠性。

2原因分析2.1 电容隔直装置工作原理图1为电容隔直装置原理图，图中C为隔直电容，K3为快速旁路开关，快速旁路开关断开后中性点直流电流经电容C隔直。

电容隔直装置在变压器中的应用文章浅析“直流偏磁”的概念，并就电容隔直技术消除变压器中性点的直流偏量，解决直流偏磁对变压器的危害进行阐述。

标签：直流偏磁；电容隔直；变压器我国能源分部不均和东西部的经济发展差异，使得大容量、长距离高压直流输电成为解决现代电力需求矛盾的主要办法。

在直流单极大地回路方式或双极不平衡运行方式，大地中流过的巨大的直流电流，会对一定区域内的中性点接地的变压器产生严重的直流偏磁影响。

增加变压器的无功损耗的同时，危及变压器的安全可靠运行，甚至引起继电保护的误动作。

一、直流偏磁概念及其成因电力变压器的磁动势和磁通出现直流分量的现象称为“直流偏磁”。

它是指由于某种原因导致的变压器内部产生直流磁势或直流磁通，以及由此引起的一系列电磁效应。

这一现象将对变压器的正常运行产生不利的影响，诸如励磁电流有效值、高次谐波成分及其相应损耗的增加，铁心高度饱和引起的漏磁通的增加，以及由此引发的局部过热、绝缘老化等问题。

产生直流偏磁的有以下两个原因：1.太阳等离子风的动态变化与地磁场相互作用产生的地磁“风暴”。

作用于中性点接地的电力变压器时，地表电位梯度将在其绕组中诱发地磁感应电流，其频率在O.OOl-lHz之间，与50Hz的交流系统相比较，可看作近似的直流。

具有数值较大，持续时间短的特点。

2.采用单极大地回路的直流输电线路与交流输电线路的并行运行或交流网络中存在非线性元件。

在我国高压直流输电的几乎都是双极中性点单端接地方式。

直流输电系统采取单极大地返回方式，因而在其换流站周围一定区域内会产生地表电流。

与其并行的交流输电系统中的中性点直接接地的变压器如果距离换流站不远，就会受到干扰。

这种干扰作用的直接表现就是通过交流变压器的接地中性点在交流变压器的励磁电流中产生直流分量。

具有数值较小，持续时间长的特点。

二、主变压器异常分析A电厂一期3×390MW燃气一蒸汽联合循环机组，装有三台SFP-480000/220型油浸式变压器，强迫油循环导向风冷方式，H.V额定电流1145.2 A（额定分按时）。

电工材料2019 No .6夏志凌等：变压器隔直装置应用及问题分析27变压器隔直装置应用及问题分析夏志凌，胡凯波(浙江浙能兰溪发电有限责任公司，浙江兰溪321100)摘要:越来越多的直流输电线路投入运行，电网呈现交直流共存的现象。

但直流输电在双极不平衡及单段运行的方式下，对临近的交流变压器造成较大的影响。

本文详细介绍了宾金直流系统对我厂主变造成的影响，以及安装隔直装置后达到的效果。

关键词：主变压器;隔直装置;和应涌流中图分类号:TM41 文献标志码:A 文章编号：1671-8887(2019)06-0027-03DOI ： 10.16786/j .cnki. 1671 -8887.eem.2019.06.007Application and Problem Analysis ofTransformer Isolation DeviceXIA Zhiling, HU Kaibo{Zhejiang Zheneng Lanxi Power Generation Co., Ltd., Lanxi Zhejiang 321100, China)Abstract: More and more DC transmission lines are put into operation, and the power gridpresents the phenomenon of AC and DC coexistence. However, under the condition of double poleunbalance and single section operation, DC transmission has a great impact on the adjacent ACtransformer. This paper introduces in detail the influence of Binjin DC system on the maintransformer of our factory, and the effect Key words: main transformer; isolation device;引言为解决我国能源、负荷分布不均衡的矛盾，促 进我国“西电东送、南北互供、全国联网”的电力发 展战略，直流输电开始扮演越来越重要的角色。