换流变中性点直流偏磁电流测量装置技术要求

I C S29.180K41中华人民共和国国家标准G B/T1094.23 2019电力变压器第23部分:直流偏磁抑制装置P o w e r t r a n s f o r m e r s P a r t23:D Cm a g n e t i c b i a s s u p p r e s s i o nd e v i c e s(I E CT S60076-23:2018,MO D)2019-12-10发布2020-07-01实施国家市场监督管理总局目 次前言Ⅲ 引言Ⅴ1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 使用条件25 选用原则36 技术要求47 试验8 8 标志㊁包装㊁运输和贮存129 铭牌13 10 技术文件的要求13 附录A (资料性附录) 本部分与I E CT S60076-23:2018的技术性差异及其原因14 附录B (资料性附录) 高压直流输电系统引起地中直流产生的原理16 附录C (资料性附录) 直流偏磁产生危害的实例17 附录D (资料性附录) 电阻型限流装置20 附录E (资料性附录) 电容型隔直装置22 附录F (资料性附录) 变压器中性点直流计算所需的资料24 附录G (资料性附录) 直流偏磁电流计算方法25 附录H (资料性附录) 应用案例30 图1 电阻型限流装置接线原理图6 图2 电容型隔直装置接线原理图8 图B .1 直流输电工程单极大地回线示意图16 图B .2 地上电阻网络与地下电场的示意图16 图C .1 直流偏磁机理示意图17 图C .2 磁暴造成变压器直流偏磁引起的设备损害19 图C .3 主变故障图19 图D.1 电阻型限流装置典型原理接线图20 图D.2 电阻型限流装置结构示例图21 图D.3 有感干式电阻型限流装置结构示例图21 图E .1 电容型隔直装置典型原理接线图22 图E .2 电容型隔直装置结构示例图(带电子式保护开关加旁路开关)23 图G.1 直流偏磁电流计算大地建模示意图26 图G.2 经典土壤模型的示意图26 G B /T 1094.23 2019图G.3 直流系统单极大地运行时(3000A )接地极附近大地电位计算结果示意图27 图G.4 基于电压源等值的偏磁计算示意图28 图G.5 某电站直流抑制装置工程计算用电阻网络图29 图H.1 亭卫站电站电阻型限流装置外观图30 表1 试验项目9 表2 电容型隔直装置绝缘电阻测试要求10 表3 额定绝缘水平10 表4 通流材料承受短路电流后的温度限值11 表A.1 本部分与I E CT S60076-23:2018的技术性差异及其原因14 表C .1 复奉直流偏磁影响测试结果18 表C .2 嘉兴电厂#5主变振动数据18 表G.1 线路直流电阻值25 表G.2 土壤分层的电阻率和厚度26 表G.3 直流系统单极大地运行时(3000A )变压器中性点直流电流评估结果27 表H.1 电阻型限流装置应用测试数据30 表H.2 电容型隔直装置应用测试数据31 ⅡG B /T 1094.23 2019G B/T1094.23 2019前言G B/T1094‘电力变压器“分为以下部分:第1部分:总则;第2部分:液浸式变压器的温升;第3部分:绝缘水平㊁绝缘试验和外绝缘空气间隙;第4部分:电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则;第5部分:承受短路的能力;第6部分:电抗器;第7部分:油浸式电力变压器负载导则;第10部分:声级测定;第10.1部分:声级测定应用导则;第11部分:干式变压器;第12部分:干式电力变压器负载导则;第14部分:采用高温绝缘材料的液浸式变压器的设计和应用;第16部分:风力发电用变压器;第18部分:频率响应测量;第23部分:直流偏磁抑制装置㊂本部分为G B/T1094的第23部分㊂本部分按照G B/T1.1 2009给出的规则起草㊂本部分使用重新起草法修改采用I E CT S60076-23:2018‘电力变压器第23部分:直流偏磁抑制装置“㊂本部分与I E CT S60076-23:2018相比存在技术性差异,这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置的垂直单线(|)进行了标示,附录A中给出了相应技术性差异及其原因的一览表㊂本部分还做了下列编辑性修改:全文示例中的电压和频率均按我国的实际情况进行了调整;将I E CT S60076-23:2018范围中第2段的直流偏磁抑制装置的原理性描述移至引言中; 将I E CT S60076-23:2018中的3.6调整为本部分的3.1,将I E C T S60076-23:2018中的3.1调整为本部分的3.2,将I E CT S60076-23:2018中的3.2增加了 电阻型(R e s i s t o r-t y p e) 的限定,并调整为本部分的3.3,将I E C T S60076-23:2018中的3.3增加了 电容型(C a p a c i t o r-t y p e) 的限定,并调整为本部分的3.4,将I E C T S60076-23:2018中的3.4和3.5调整为本部分的3.5.1和3.5.2;在本部分的3.3中增加了注2内容;将I E CT S60076-23:2018中的4.2与4.1合并成本部分的4.1,将4.3调整为本部分的4.2; 删除了I E CT S60076-23:2018中5.1的第1段中有关直流偏磁抑制装置安装位置和分类的描述;将I E CT S60076-23:2018中的5.4调整为本部分的5.4.1,增加了5.4.2和5.4.3;在本部分的5.2中增加了第2段(包括注)和第6段内容;将I E CT S60076-23:2018中5.3的第3段内容调整为本部分5.3的第2段,将I E CT S60076-23:2018中5.3的第2段内容进行调整补充后变为本部分5.3的第3段;将I E CT S60076-23:2018的第6章和第7章合并为本部分的第6章,将I E C T S60076-23:ⅢG B/T1094.23 20192018的第6章调整为本部分的6.1,将I E CT S60076-23:2018的第7章调整为本部分的6.2;将I E CT S60076-23:2018的6.1.2中的电阻型材料要求移至本部分的6.1.4中;在本部分中增加了6.1.8㊁6.1.9㊁6.2.6和6.2.10;将I E CT S60076-23:2018的第8章调整为本部分的第7章,并对例行试验的章条顺序进行了调整;在本部分中增加了7.4和7.5;将I E CT S60076-23:2018的第9章㊁第10章和第11章调整为本部分的第8章㊁第9章和第10章;对附录的顺序进行了调整,将I E C60076-23:2018中的附录A~附录G调整为本部分的附录B~附录H,并对附录的内容结合我国的实际应用进行了调整;将I E CT S60076-23:2018的表2调整为本部分的表3,本部分中增加了表2和表4;删除了I E CT S60076-23:2018的图C.1和图D.1,增加了图C.2㊁图D.1㊁图D.2㊁图D.3㊁图E.1㊁图E.2㊁图G.3和图H.1㊂本部分由中国电器工业协会提出㊂本部分由全国变压器标准化技术委员会(S A C/T C44)归口㊂本部分起草单位:国网上海市电力公司电力科学研究院㊁沈阳变压器研究院股份有限公司㊁华东电力试验研究院有限公司㊁上海电力学院㊁广州高澜节能技术股份有限公司㊁中国电力科学研究院有限公司㊁国网电力科学研究院㊁中国南方电网广东电网有限责任公司电力科学研究院㊁国网湖北省电力有限公司㊁西安交通大学㊁国网山东省电力公司电力科学研究院㊁上海久能机电制造有限公司㊁安徽正广电电力技术有限公司㊁特变电工沈阳变压器集团有限公司㊁山东输变电设备有限公司㊁特变电工衡阳变压器有限公司㊁江苏华鹏变压器有限公司㊁浙江江山变压器股份有限公司㊁鲁特电工股份有限公司㊁国网江西省电力有限公司电力科学研究院㊂本部分主要起草人:苏磊㊁章忠国㊁魏本刚㊁赵文彬㊁张显忠㊁黄克峰㊁傅晨钊㊁李福兴㊁朱艺颖㊁赵红光㊁王晓毛㊁全江涛㊁吕亮㊁周加斌㊁汪广武㊁倪玉顺㊁刘勇㊁王健㊁许涛㊁苏钟焕㊁陈琪㊁姜振军㊁张令建㊁王鹏㊁刘玉婷㊂引言在某些情况下,交流电网中会出现异常直流电流,对中性点接地的电力变压器等电力设备产生不利影响㊂情况1:高压直流输电系统在单极大地回路或双极不平衡模式下运行时,直流电流通过变压器接地中性点流入交流电网㊂情况2:在太阳磁暴期间,地磁感应电流(G I C)流入交流电网㊂情况3:电力牵引机车和一些大容量电力电子设备可能引起直流电流流入交流电网㊂直流电流流经变压器绕组会引起直流偏磁,给变压器和电力系统带来安全隐患㊂直流偏磁电流产生机理和有害影响参见附录B和附录C㊂为了抑制直流偏磁电流,通常将直流偏磁抑制装置串接于电力变压器和换流变压器的中性点回路,用于抑制高压直流输电系统单极大地回线方式或双极不平衡运行工况下产生的直流偏磁电流㊂在金属回线运行工况下,该装置也可缓和直流线路故障暂态情况下可能产生的流经电力变压器和换流变压器的直流电流㊂本部分推荐了两种抑制直流偏磁电流的技术,可分别限制或隔离高压直流输电系统产生的变压器直流偏磁电流㊂这两种技术也可以用来抑制由G I C㊁电力牵引机车和一些大容量电力电子设备引起的变压器直流偏磁电流㊂然而,由于其复杂性,这些问题不包括在本部分中㊂本部分定义了两种类型直流偏磁电流抑制装置的技术要求,它们连接到电力变压器和换流变压器的中性点㊂电力变压器第23部分:直流偏磁抑制装置1范围G B/T1094的本部分规定了电力变压器直流偏磁抑制装置的术语和定义㊁使用条件㊁选用原则㊁技术要求㊁试验㊁标志㊁包装㊁运输㊁贮存㊁铭牌及技术文件的要求等㊂本部分适用于安装在110k V及以上电力变压器及换流变压器中性点的直流偏磁抑制装置(包括电阻型限流装置和电容型隔直装置)及其附属设备(以下简称装置)㊂其他电压等级变压器中性点的直流偏磁抑制装置可参照本部分执行㊂2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的㊂凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件㊂凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件㊂G B/T1094.1电力变压器第1部分:总则(G B/T1094.1 2013,I E C60076-1:2011,MO D) G B/T1094.2电力变压器第2部分:油浸式变压器的温升(G B/T1094.2 2013,I E C60076-2: 2011,MO D)G B/T1094.3电力变压器第3部分:绝缘水平㊁绝缘试验和外绝缘空气间隙(G B/T1094.3 2017,I E C60076-3:2013,MO D)G B/T1094.5电力变压器第5部分:承受短路的能力(G B/T1094.5 2008,I E C60076-5: 2006,MO D)G B/T1094.6电力变压器第6部分:电抗器(G B/T1094.6 2011,I E C60076-6:2007,MO D) G B/T38043.6k V~40.5k V高压交流负荷开关(G B/T3804 2017,I E C62271-103:2011, MO D)G B/T4109交流电压高于1000V的绝缘套管(G B/T4019 2008,I E C60137E d.6.0,MO D) G B/T4208外壳防护等级(I P代码)(G B/T4208 2017,I E C60529:2013,I D T)G B/T8287.1标称电压高于1000V系统用户内和户外支柱绝缘子第1部分:瓷或玻璃绝缘子的试验(G B/T8287.1 2008,I E C60168:2001,MO D)G B/T9091感应分压器(G B/T9091 2008,I E C60618:1997,I D T)G B/T15291半导体器件第6部分:晶闸管(G B/T15291 2015,I E C60747-6:2000,I D T) G B/T16927.1高电压试验技术第1部分:一般定义及试验要求(G B/T16927.1 2011, I E C60060-1:2010,MO D)G B/T17702电力电子电容器(G B/T17702-2013,I E C61071:2007,I D T)G B/T17949.1接地系统的土壤电阻率㊁接地阻抗和地面电位测量导则第1部分:常规测量J B/T8168脉冲电容器及直流电容器J B/T10777中性点接地电阻器3术语和定义下列术语和定义适用于本文件㊂G B/T1094.23 20193.1直流偏磁D C m a g n e t i c b i a s直流电流流过变压器等设备的绕组时,造成铁心工作的磁化曲线发生偏移的现象㊂3.2直流偏磁抑制装置D Cm a g n e t i c b i a s s u p p r e s s i o nd e v i c e串接在变压器中性点与地之间,限制或隔断直流电流流入变压器绕组的电气装置㊂注:通常包括电阻型限流装置和电容型隔直装置㊂3.3电阻型限流装置r e s i s t o r-t y p eD Cc u r r e n t-l i m i t i n g d e v i c e一种串接在变压器中性点与大地间,使用电阻器限制直流电流流入变压器绕组的电气装置㊂注1:通常包括电阻器和石墨保护间隙等,电阻型限流装置接线原理图参见图1及附录D㊂注2:电阻器可以是独立电阻器,也可以和电抗器一体化设计,形成有感电阻器㊂3.4电容型隔直装置c a p a c i t o r-t y p eD Cc u r r e n t-b l o c k i n g d e v i c e一种串接在变压器中性点与大地之间,使用电容器隔断直流电流流入变压器绕组的电气装置㊂注:通常包括电容器㊁机械旁路支路㊁快速旁路支路㊁信号采集装置和监控装置等㊂电容型隔直装置接线原理图参见图2及附录E㊂3.5旁路支路b y p a s s c i r c u i t电容型隔直装置中并联在电容器两端,用来在规定时间内或连续地提供分流的支路㊂3.5.1快速旁路支路h i g h s p e e db y p a s s c i r c u i t采用电力电子开关㊁可控间隙等元件,快速实现分流的支路㊂3.5.2机械旁路支路m e c h a n i c a l b y p a s s c i r c u i t采用机械式操动机构,实现分流的支路㊂4使用条件4.1正常使用条件正常使用条件如下:海拔:不超过1000m;最高环境温度:40ħ;最低环境温度:-25ħ;最大日温差:25K;年平均温度:20ħ;最大相对湿度:25ħ下为90%;最大风速:35m/s(离地面10m高10m i n平均风速);覆冰厚度:10mm;最大日照强度:0.1W/c m2(风速0.5m/s);污秽等级:d级;耐震能力:Ә地面水平加速度:2.5m/s2;G B/T1094.23 2019Ә地面垂直加速度:1.25m/s2㊂注:地震波为正弦波,持续时间三个周波,安全系数1.67㊂4.2特殊使用条件特殊使用条件由用户与制造方协商确定㊂5选用原则5.1抑制装置分类及特点电阻型限流装置通过串入电阻限制流入变压器中性点的直流电流,将中性点直流电流限制到变压器可以承受的程度,从而抑制对变压器的影响㊂电容型隔直装置通过串入电容隔断直流电流的特性,阻断流入变压器中性点的直流电流,从而消除对变压器的影响㊂5.2电阻型限流装置的选用原则选用电阻型限流装置时,需要考虑变压器对直流电流的耐受水平㊁电网的短路电流水平㊁变压器中性点绝缘水平和使用电阻型抑制装置安装前后的抑制效果等因素,来确定电阻型限流装置的阻值㊁容量以及电气特性㊂根据G B/T17949.1中对接地条件的分类,对于接地条件良好的地区,根据实际的变压器中性点接地电阻值,宜选用较小阻值的电阻型限流装置;对于接地条件恶劣的地区,根据实际的变压器中性点接地电阻值,可选用较大阻值的电阻型限流装置㊂注:接地条件良好的地区,电阻型限流装置阻值一般不超过3.5Ω㊂当选用电阻型限流装置时,应对原有的变压器继电保护配置进行校核㊂电阻型限流装置一般不配置继电保护,但应配置保护间隙㊂如果需同时限制短路电流和直流偏磁电流,宜综合考虑短路电流抑制和直流限制的需求,可采用中性点电抗器和电阻器串联的方式㊂电阻型限流装置的电阻器及保护间隙电气参数选择原则如下:电阻器阻值:电阻型限流装置的阻值与限流效果为非线性关系,应根据需求对不同阻值的技术方案进行综合比选;电阻型限流装置绝缘水平:绝缘水平应与变压器中性点处绝缘水平相匹配(见6.1.7),并应针对重合闸和系统非全相运行状态下中性点处的过电压情况对电阻型装置的绝缘设计参数进行校核;电阻器并联间隙容量和动作电压:间隙的容量和允许工作时间应满足变压器中性点继电保护的配合要求;间隙的动作电压应与电阻型限流装置的绝缘水平匹配㊂5.3电容型隔直装置的选用原则采用电容器作为电容型隔直装置的主要元件,并应配置快速旁路保护设备或间隙,保护设备应保证能够在电网不对称故障期间将电容器及时旁路㊂当变压器中性点已安装或计划安装电抗器且需要安装电容型隔直装置时,应对短路电流抑制效果㊁继电保护配置和谐振条件进行校核㊂电容器应不会导致过电压的发生㊂在变压器中性点装设的电容型隔直装置应满足连续运行的要求,电容器及相关保护装置参数选择的基本原则如下:电容器容抗值的选择:Ә 不造成谐振等过电压;Ә 不影响继电保护装置的正确动作;Ә 变压器中性点所装设电容器的容抗值应尽可能小,一般容抗值通常选择不大于1.2Ω; 旁路支路保护装置动作电压:旁路支路保护装置的动作电压应高于中性点处不平衡交流电流和直流充电共同作用的电压峰值;旁路支路保护装置动作后保持时间:旁路支路保护装置动作后保持电容器被旁路的时间应大于单相接地故障后备失灵保护动作时间; 旁路支路保护装置动稳定耐受能力:应同时满足以下两种运行方式: Ә 单相永久接地故障下重合闸不成功引起对旁路装置连续两次短路冲击;Ә 单相重合闸期间系统非全相运行状态下流过旁路支路保护装置的不平衡电流;保护间隙动作电压:保护间隙的动作电压应低于变压器中性点绝缘水平,但应高于旁路支路保护装置动作电压㊂5.4 计算及校验5.4.1 地中直流电流分布的计算在进行直流偏磁抑制装置选用前,宜建立计算模型对地中电流的分布进行计算(参见附录F 和附录G ),以便掌握直流偏磁抑制装置的效果及对周边运行变压器的影响,并根据计算结果进一步指导抑制装置的选型㊂地中直流分布计算模型的计算结果应和未安装抑制装置前中性点电流的测试结果(可采用在线监测数据或带电检测方式)进行比对,比对应在接地极周边至少50k m 范围内的电站开展,重点记录距离接地极半径10k m 范围内及海边电站的中性点接地变压器的直流电流,经实测校核后方可用于工程应用㊂5.4.2 装置接入对系统的过电压水平和继电保护的影响在接入直流偏磁装置前,应开展装置接入对被接入系统的过电压水平的影响和继电保护配置的影响计算,对电容型隔直装置的接入,还应开展可能产生的谐振计算研究㊂通过计算调整装置的技术参数在允许的范围内㊂5.4.3 装置接入对变压器励磁涌流的影响如变压器带电容型隔直装置投切时,应评估励磁涌流的影响,并对抑制装置的耐受能力进行校核㊂6 技术要求6.1 电阻型限流装置6.1.1 概述电阻型限流装置由电阻器和过电压保护单元组成㊂一般可采用石墨间隙保护㊂电阻型限流装置一般工作在电阻器直接串联在变压器中性点回路中限流的方式㊂6.1.2 电阻值电阻值应根据对安装现场的综合技术评估确定㊂装置的参数和特性应与电网的系统条件匹配㊂具体要求如下:长期通流能力:装置长期通过工频电流应不小于50A ,可根据安装地点实际情况提高要求;G B /T 1094.23 2019直流电阻值根据安装地点需要确定,通常为1.5Ω~3.5Ω;电阻型限流装置在25ħ时的直流电阻值的允许偏差为ʃ5%;电阻器可分接抽头,一般不大于0.5Ω/挡㊂6.1.3过电压保护通常,过电压保护可以采用放电石墨球间隙,其性能应满足如下要求:通流能力不应低于装置所规定的承受短路热稳定能力;工频击穿电压为3k V(方均根值)㊂6.1.4结构及材料装置内部结构应满足规定工作条件下的电气㊁热和机械性能要求㊂电阻单元结构型式一般采用片状㊁带状式或绕制结构㊂可采用不锈钢或铸铁型式的电阻器,也可采用干式绕线结构㊂装置如采用箱体结构,则要求如下:应便于整体安装和维护,户内安装时外壳防护等级不应低于I P23;户外安装时外壳防护等级不应低于I P34;必要时应考虑散热以防止装置过热;箱体下部应有2个接地端子;箱顶应考虑一定坡度,以防积水;箱体通风一般采用底板进风侧板上部出风的自然通风结构㊂装置如采用绕制干式结构,则要求如下:如果采用高空布置,则应设立绝缘支柱,以满足绝缘距离要求;如果采用有感电阻器,则还应满足空心电抗器相关标准要求;支架应能完全承受其所支撑设备的重量和风荷载,并保证设备的抗震要求;配备防雨帽;装置表面应有防止树枝状放电的措施和防护紫外线辐射的涂层,并具有憎水性;其他结构要求应符合G B/T1094.6的相关要求㊂6.1.5承受短路能力6.1.5.1承受短路热稳定能力装置应能耐受不小于8k A/2s(方均根值)的热稳定电流(考核时不安装石墨间隙),且温升限值不应超出相应绝缘耐热等级规定的限值㊂具体承受能力应根据安装地点系统条件确定㊂6.1.5.2承受短路动稳定能力装置应能耐受不小于20k A/0.2s(峰值)的冲击电流(考核时不安装石墨间隙),具体承受能力应根据安装地点系统条件确定㊂6.1.6温升限值6.1.6.1金属片式组合电阻元件温升限值如下:长期通流后温升限值:385K;通过短时热稳定电流后温升限值:760K㊂6.1.6.2无感环氧树脂缠绕干式电阻限流装置绝缘材料的耐热等级应不低于F级㊂长期通流后:绕组平均温升限值:75K;最热点温升限值:100K㊂通过短时热稳定电流后,通流材料承受的温度限值见表4㊂6.1.6.3其他型式的电阻型限流装置其长期通流时的温升限值应符合相应绝缘材料的耐热等级规定值㊂6.1.7绝缘水平装置如为纯电阻结构,则其工频耐受电压值应大于变压器短路情况下电阻上的电压降的1.4倍,且不高于变压器中性点的绝缘水平,短路电流根据6.1.5确定㊂装置如为电抗电阻一体化结构,则其绝缘水平应与变压器中性点绝缘水平相匹配㊂当电阻器的电阻元件为多单元结构时,其相邻单元之间能承受的额定工频耐受电压应能满足J B/T10777的规定㊂6.1.8工作原理接线装置应串接在变压器中性点中(见图1),靠近接地点侧安装㊂图1电阻型限流装置接线原理图6.1.9工作状态要求对于中性点安装了电阻型限流装置的变压器:限流装置正常运行时,变压器中性点应经限流装置接地;限流装置检修时,应合上接地刀闸,分开隔离刀闸,变压器中性点直接接地㊂6.2电容型隔直装置6.2.1概述电容型隔直装置由电容器与旁路支路并联组成㊂装置应具备长期直接接入变压器中性点回路阻断直流偏磁电流工作的能力㊂6.2.2电容值电容值应根据对安装现场的综合技术评估确定㊂电容型隔直装置的参数和特性应与电网的系统条件匹配㊂具体要求如下:长期通流能力:装置长期通过工频电流应不小于50A,可根据安装地点实际情况提高要求;电容器在额定频率(50H z)下的容抗一般不大于1.2Ω;电容型隔直装置在25ħ时的电容值允许偏差为ʃ10%;电容器的其他要求应满足G B/T17702的要求㊂6.2.3旁路支路当系统发生短路时,旁路支路应能够及时导通,并确保隔直装置通过最大短路电流时,电容器两端承受的电压不超过电容器耐压水平㊂隔直状态下,旁路支路的动作电压应大于正常运行条件下变压器中性点三相不平衡交流电流与直流电流叠加后在电容器上产生的峰值电压㊂当旁路支路导通时,其维持时间应大于单相故障变压器后备保护动作时间㊂如旁路支路含开关设备,则开关设备应满足如下条件:开关动作次数应满足机械开关大于10000次;快速旁路开关的合闸时间应小于200μs,机械式旁路开关的合闸时间应小于50m s;快速旁路开关和机械式旁路开关应能承受安装地点的短路电流;机械式旁路开关的其他要求应符合G B/T3804的要求;电力电子开关的其他要求应符合G B/T15291的要求㊂6.2.4功能要求装置应具备如下两种工作状态:直接接地状态:旁路支路导通,保证变压器中性点直接接地;隔直工作状态:旁路支路开断,使电容器接入变压器中性点,起到隔离流过变压器中性点直流电流的作用㊂装置应具有如下工作状态切换功能:当变压器中性点直流电流超过了设定限值并达到时限时,装置应能自动由直接接地状态转为隔直工作状态;装置工作在隔直工作状态时,当变压器中性点交流电流或电容器两端交流电压超过设定限值时,装置应自动切换为直接接地状态;装置工作在隔直工作状态时,当电容器两端直流电压低于设定限值时,装置应具有切换为直接接地状态的功能;对于长期处于隔直工作状态的装置,当短路故障切除后,中性点电流小于设定限值时,装置应自动恢复隔直工作状态㊂6.2.5结构隔直装置应采用箱式结构,设计应便于安装和维护㊂外壳防护等级不应低于I P54㊂支柱绝缘子应符合G B/T9091和G B/T8287.1的要求㊂套管应符合G B/T4109的要求㊂6.2.6工作电源装置工作电源宜采用直流电源,同时应具备双路电源切换功能㊂6.2.7承受短路能力6.2.7.1承受短路热稳定能力装置应能耐受不小于8k A/2s(方均根值)的热稳定电流,且温升限值不应超出相应绝缘耐热等级规定的限值㊂具体承受能力应根据安装地点系统条件确定㊂6.2.7.2承受短路动稳定能力装置应能耐受不小于20k A/0.2s(峰值)的冲击电流,具体承受能力应根据安装地点系统条件确定㊂6.2.8温升承受短路电流产生的最大温升应不超过相关元件的热耐受水平㊂6.2.9绝缘水平装置对地工频耐压不应低于3k V㊂6.2.10工作原理接线图装置应串接在变压器中性点中(见图2),靠近接地点侧安装㊂图2电容型隔直装置接线原理图7试验7.1概述试验分为例行试验㊁型式试验㊁特殊试验及现场试验㊂除绝缘试验以外的所有特性试验,均以额定条件为基础㊂具体试验项目见表1㊂。

直流偏磁1 背景高压直流(HVDC）输电系统在我国正得到越来越广泛的应用。

为了实现远距离或超远距离大容量送电,将有更多高压甚至特高压直流工程建成并投入运行。

实践证明，直流输电在一定条件下，是具有很大的经济效益。

交直流混合运行的电网结构使得交直流系统之间的相互影响越加明显,对南方电网而言尤为突出[1]。

而在HVDC运行过程中发现，双极两端中性点接地直流换流站接线方式广泛运用到远距离的高压直流输电领域中。

虽然正常运行时两极电流相等，地回路中的电流为零，但是只要是运行过程中两极的电流不相等（采用单极运行、双就极电压对称电流不对称或者双极电流电压均不对称方式运行），接地极都会有电流流过，在直流输电线路和大地间形成回路，造成直流偏现象。

[2]在我国，110kV 及以上电压等级系统中性点采取直接接地。

如果出于不同地点的变电站的中性点点位被不同程度的抬高，则直流电流将通过大地和交流线路，由于一个变电站（变压器中性点）流入，在另一个变电站（变压器中性点）流出，继而产生直流偏磁。

在电网中，很多变压器都受到了直流偏磁电流的影响，受到影响的变压器有的是在换流器直流接地极附近，有的却是远离直流接地极[3]。

事件初期，曾经怀疑主要是换流站的谐波电流所致，之后逐渐将注意点集中到中性点接地变压器的直流偏磁上，为了验证这些变压器正是受到了直流偏磁的影响,工程上也采取不少的方法。

直流偏磁问题在20世纪80年代后期开始引起国内外研究者的重视并陆续开展了相关研究。

有关的抑制措施也曾有工程应用。

然而,截至目前,工程应用中仍未有简单、实用、可靠的解决方案,也没有长期可靠的运行经验做支撑。

本文将主要介绍一下直流偏磁产生的原因、现象、危害及抑制措施等。

2 直流偏磁产生的原因2.1 直流偏磁的产生机理[4]变压器的铁心是由0.3 至0.35mm 的硅钢片叠成，因硅钢片的磁化曲线成非线性，使铁心磁通φ与通入磁化线圈的电流i 成非线性，即φ=f（i）成非线性关系，如下图2.1(b)所示，在设计变压器时，为了充分利用铁磁材料，使变压器额定运行时主磁通φ运行于如图2.1(b)中的线性区端点A 点。

3.3.变压器中性点接地装置3.5.1.型式型号成套组装式：主变压器中型点成套设备用于主变压器66kV中性点接地，它由中性点隔离开关、避雷器及设备支架组成。

3.5.2.主变中性点隔离开关型式：户外单柱水平旋转开启式。

1）额定参数额定电压 72.5kV额定频率 50Hz额定电流 630A额定动稳定电流 80kA4秒热稳定电流 31.5kA机械寿命(没任何调整) 2000次外绝缘爬电距离不小于3465 mm2）操作机构电动操作机构：交流380V，控制电压：交流220V。

带电动机保护器，带遥信，电动机构除能进行远方遥控外，还能进行就地电动操作，必要时也能进行就地手动操作。

除控制、指示及闭锁等通常用的辅助触点外，每组隔离开关主刀闸需提供用户使用的常开与常闭触点各12个，辅助触点的开断能力为直流220V、5A。

交流250V、4A，辅助触点应为定位式。

机构箱采用不锈钢材料。

3）结构要求A.隔离开关的结构应简单，在规定的使用条件下，应能承受运行和操作时出现的电气及机械应力而不损坏和误动。

其金属制件（包括闭锁元件），应能耐受氧化而不腐蚀，并能受不同材料间的电蚀及材料热胀冷缩造成的附加应力的作用。

各螺丝连接部分应防止松动，必要时在结构上应采取补偿措施。

B.在风力、重力、地震或操作机构与隔离开关之间的连杆被偶然撞击时，隔离开关应能防止从合闸位置脱开或从分闸位置合闸。

C.隔离开关上需经常润滑的部位应设有专门的润滑孔或润滑装置。

D. 隔离开关接线端子应配用平板形接线端子板，应能承受400N.m的弯矩；端子应能承受静态机械负荷，而静态安全系数不小于 2.75，端子承受的规定荷载为：接线端子水平纵向允许负荷≥750N接线端子水平横向允许负荷≥500N接线端子垂直方向允许负荷≥750N4）机构箱机构箱采用不锈钢，外露铁件应采取热镀锌防腐措施。

机构箱内交、直流回路保护应采用梅兰日兰CompactNS系列自动空气开关或C65N系列小型断路器。

500kV变电站电容型直流偏磁抑制装置标准技术规范书（专用部分）版本号：2018版V1.0编号：中国南方电网有限责任公司2018年7月目录一、工程概述 (1)1.1 工程概况 (1)1.2 使用条件 (1)二、设备详细技术要求 (2)2.1 供货需求及供货范围 (2)2.2 标准技术特性参数表 (2)2.3 投标人资料提交时间及培训要求 (6)2.4 主要元器件来源 (6)2.5备品备件、专用工具和仪器仪表供货表 (7)三、投标方技术偏差 (7)3.1 投标方技术偏差 (7)3.2 投标方需说明的其他问题 (8)四、设计图纸提交要求 (8)4.1 图纸资料提交单位 (8)4.2一次、二次及土建接口要求（适用于扩建工程） (8)4.3设备图纸及资料 (8)五、其他 (9)5.1 LCC数据文件 (9)一、工程概述1.1 工程概况本技术规范书采购的设备适用的工程概况如下：表1.1 工程概况一览表（项目单位填写）序号名称项目单位填写1 工程名称2 工程建设单位3 工程地址4 是否为扩建工程（是/否）5 运输条件6 安装点短路电流（单相）7 系统标称电压500kV8 系统额定频率50Hz1.2 使用条件本技术规范书采购的设备适用的外部条件如下：表1.2 设备外部条件一览表（项目单位填写）序号参数类型单位正常使用条件特殊使用条件项目需求值或表述投标人保证值备注（须说明本工程适用的是正常使用条件或是特殊使用条件）1 环境温度1.1 最高环境温度℃1.2 最低环境温度℃1.3 最大日温差℃1.4 年平均温度℃2 海拔m3 太阳辐射强度W/cm24 污秽等级5 覆冰厚度mm6 风速m/s7 相对湿度7.1 最大日相对湿度%7.2 最大月平均相对湿度%8 耐受地震能力（地震烈度8度/9度）g9 系统标称电压kV10 系统最高电压kV11 安装点母线短路电流kA12 直流控制电压V13 设备运输条件14 安装地点二、设备详细技术要求2.1 供货需求及供货范围投标方提供的设备具体规格、数量见表2.1:供货范围及设备技术规格一览表。

±1100kv直流换流站技术标准一、概述±1100kV直流换流站是用于输送大功率直流电能的场所，主要用于远距离输电、海底电缆、特高压电网等领域。

为了保证直流换流站的稳定运行和安全可靠，本文件提供了±1100kV直流换流站的技术标准。

二、设备选择与配置1. 设备选择应考虑技术成熟度、可靠性、安全性等因素，同时应考虑经济性、环保性等因素。

2. 应根据工程需求，合理配置直流换流站所需的设备，包括换流阀、直流变压器、无功补偿装置等。

3. 换流阀应采用先进的密封技术，保证长期运行下的密封性能。

4. 直流变压器应采用低损耗、高效率的型号，并应考虑环保因素。

5. 无功补偿装置应满足系统需求，保证电网的稳定运行。

三、电气系统设计1. 应根据工程需求，合理设计直流输电线路，保证输送功率和稳定性的要求。

2. 应根据±1100kV直流输电的要求，合理设计电气主接线，包括交流输入输出接口、直流输电线路、保护装置等。

3. 应考虑电气设备的防雷接地措施，保证电气设备的安全运行。

4. 应根据电气系统的运行要求，合理配置各种保护装置，包括过电流保护、过电压保护、低电压保护等。

四、土建结构设计1. 土建结构应满足工程荷载要求，包括人员荷载、设备荷载、风荷载、地震荷载等。

2. 应根据±1100kV直流换流站的特殊要求，合理设计结构形式和支撑系统，保证设备的安装和维护。

3. 应考虑环保因素，合理设计建筑物的通风和排水系统。

4. 应根据地质条件和环境因素，合理选择地基处理方式，保证建筑物的基础稳定。

五、环境影响评价1. 应考虑±1100kV直流换流站对环境的影响，包括噪声、电磁辐射、固体废弃物等。

2. 应采取有效的环境保护措施，降低对环境的影响，包括噪声控制、电磁屏蔽、废物处理等。

3. 应定期进行环境监测，确保环境保护措施的有效性。

六、安全与防护1. 应根据±1100kV直流换流站的特殊要求，制定完善的安全管理制度和应急预案。

变压器直流偏磁便携式监测仪使用步骤传统的测量仪器——直流钳形表，其局限性大，比如卡钳较小不能适应较宽的接地排、数据读取不直观、数据记录不方便等。

为此安徽正广电根据实际需要研制了一种“变压器直流偏磁便携式监测仪”，该仪器是研究110kV～750kV系统直流偏磁的得力工具，它不但能测量变压器中性点接地排中电流的直流分量，而且能直观显示和方便记录下数据信息。

但是对于该仪器的具体操作问题，诸多购买的用户对此模糊不清，因此，小编现在来给大家说说，当仪器拿到现场后，其具体的使用步骤和注意事项。

（1）各部件检测把仪器箱置于被测接地排附近的安全平稳之处，取出笔记本电脑、USB采集盒、线缆等，按下图连接好，先不把传感器安装到接地排。

笔记本电脑可放在仪器箱上。

USB线如下图插接：根据接地排尺寸选择传感器A或B，也可同时使用两传感器。

传感器线芯颜色和采集盒贴膜上标识对应起来一一连接即可。

确认USB采集盒一端插到笔记本，一端连接传感器(无一次电流)之后，打开笔记本，启动监测软件。

监测软件利用USB虚拟串口跟采集盒通信，打开软件时如弹出“打开串口错误”提示，应先查看Windows“设备管理器”里的虚拟串口号并在软件里设置，然后点“连接”按钮。

下次如果USB线还插在这个插口，则软件可自动连接采集盒。

连接成功后软件便自动从采集盒中不断获取数据，以数字和波形的形式把电流值显示在界面上，并按设定间隔把值存储到数据库中。

未连接传感器的通道上可能会显示20A左右的浮空值，无需关注。

已连接传感器的通道如果零飘超过0.3A，请参照“5.仪器校准和维护”步骤进行调零。

（2）传感器安装到测量位置传感器的安装位置如下图示意，安装时首先拧下开合式传感器两侧螺丝，然后卡到排上，再拧紧螺丝还原传感器即可。

（3）数据采集和录制上述步骤完成后，软件界面上显示的就是接地排中直流电流分量。

界面说明如下：电流值存储到数据库的间隔时间可调整，按“更改”按钮输入新秒数即可，考虑到数据库的容量和处理效率，建议设置在10秒左右。

基于换流站直流测量装置现场测试方法的研究摘要：换流站的直流测量装置涉及直流场许多保护，因此直流测量装置的现场检查、检测、调试尤为重要，加强对设备的研究对进行换流站调试工作具有重要的指导意义。

关键词：换流站；直流测量装置；现场测试1 引言青海至河南±800千伏特高压直流工程做为世界首条主要以输送清洁能源为主的外送通道，承载着青海能源外送、可靠供应河南电力消费需求的使命。

随着电力技术的飞速发展，电压等级的提高，直流电子式电流互感器以及零磁通电流互感器因其结构紧凑、绝缘简单可靠、体积小、重量轻、线性度好、动态范围大等特点大量应用于测量直流场、阀厅及接地极的直流电流和谐波电流，为直流控制保护装置提供电流信息。

2 直流电子式电流互感器±800kV特高压青南换流站采用PCS-9250 型直流电子式电流互感器，其利用分流器传感直流电流、利用空芯线圈传感谐波电流、利用基于激光供电的远端模块就地采集分流器及空心线圈的输出信号，利用光纤传送信号、利用复合绝缘子保证绝缘。

2.1 基本结构PCS-9250 直流电子式电流互感器主要由四部分组成。

2.1.1 一次传感器一次传感器包括一个分流器及一个空芯线圈，分流器用于测量直流电流，空芯线圈用于测量谐波电流。

2.1.2 远端模块远端模块也称一次转换器。

PCS-9250 型直流电子式电流互感器可根据工程需求配置多个完全相同的远端模块，满足直流工程多重化冗余配置需求，保证电子式电流互感器具有较高的可靠性。

远端模块接收并处理分流器及空芯线圈的输出信号，远端模块的输出为串行数字光信号。

2.1.3 光纤绝缘子绝缘子为内嵌光纤的复合绝缘子（悬式或支柱式），光纤绝缘子采用先进工艺技术使光纤免受损伤，绝缘可靠。

绝缘子内可根据工程需要嵌入多根62.5/125um 的多模光纤，留有足够的备用光纤。

2.1.4 合并单元合并单元置于控制室，合并单元一方面为远端模块提供供能激光，另一方面接收并处理远端模块下发的数据，并将测量数据按规定的协议（TDM 总线或IEC60044-8 标准）输出供二次设备使用，合并单元亦可输出模拟信号供二次设备使用。

软磁直流测量装置软磁直流测量装置又可称为软磁直流B-H磁滞回线仪，软磁B-H测试仪。

自动测量软磁材料在静态（直流）条件下的基本磁化曲线和磁滞回线，准确测量起始磁导率μi、最大磁导率μm、饱和磁感应强度Bs、剩磁Br、矫顽力Hc和磁滞损耗Pu等静态磁特性参数。

MATS-2010SD软磁直流测量装置符合国标GB/T 13012-2008、GJB 937-90，行业标准SJ/T 10281-91和国际标准IEC 60404-4、IEC 404-7的规定。

依照冲击法的测量原理，采用计算机控制技术和A/D、D/A相结合，以电子积分器取代传统的冲击检流计，实现微机控制下的模拟冲击法测量，不仅可以完全消除经典冲击法中因使用冲击检流计所带来的非瞬时性误差，而且测量精度高、速度快、重复性好、可消除各种人为因数的影响，为研究材料磁化过程机理提供可靠的依据。

主要特点:采用Windows测量软件，使用方便。

软件功能强大，对测试人员的技术要求极低。

测试样品的种类：软磁铁氧体、坡莫合金、非晶、纳米晶、铁粉芯、电工纯铁和硅钢片。

测试样品的形状：环形、E形、U形等闭路样品，条（棒）形、片状等开路样品。

闭路样品直接绕线测量：样品、磁化线圈（N1）、测量线圈（N2）共同组成一个空载变压器。

通过测量磁化电流来测量磁场强度，磁场锁定精度高达0.1%。

采用电子积分器来测量磁感应强度，积分器的零点漂移通过软件自动修正。

测量开路样品需选配螺线管或磁导计，开路样品的内场可通过内置的磁位计（选配件）来测量。

测试方法：模拟冲击法和磁场扫描法。

采用模拟冲击法测量基本磁化曲线，可准确测量磁化曲线上的磁特性参数：μi、μm、Bs、任意一点的μ值。

采用模拟冲击法和磁场扫描法测量饱和磁滞回线，可准确测量磁滞回线上的磁特性参数：Bs、Br、Hc、Pu。

需要特别说明的是：模拟冲击法测量磁滞回线是本公司所独有的测量方法，它使得Hc、Pu的准确度大大提高。

测试μi前，有自动退磁功能，采用10Hz交流饱和退磁。

相量测量装置总的技术要求1 相量测量装置应用要求相量测量装置可以组建电力系统实时动态监测系统，实时监测电网的运行状态，观测系统的稳定裕度，记录电压失稳、低频振荡等动态过程，实现电力系统安全预警，并逐步实现电力系统动态控制分析等高级应用。

能够实现系统运行的长期实时数据记录。

根据需要可实现与SCADA/EMS系统及安全自动控制系统的连接，实现对电力系统的动态过程进行控制。

2 相量测量装置的软件、硬件及结构设计要求相量测量装置按照对系统进行实时控制的要求进行设计和制造。

软件、硬件及结构设计遵循安全自动装置的技术要求。

3 安全防护要求电力系统实时动态监测系统符合国家电力监管委员会颁布的《电力二次系统安全防护总体方案》规定的要求。

4 保护装置至少应满足最新版本的以下规定、规范和标准的要求，但不限于表1中所列的规范和标准。

各标准中不适用于智能变电站继电保护之处、或与《Q/GDW 383-2009智能变电站技术导则》和《Q/GDW 441-2010智能变电站继电保护技术规范》所作规定不一致之处，以智能变电站技术导则与继电保护技术规范为准。

- 1 -- 2 -动。

装置快速瞬变干扰试验、高频干扰试验，辐射电磁场干扰试验、冲击电压试验和绝缘试验应至少符合IEC标准。

装置调试端口应带有光电隔离。

6 相量测量柜与其它设备之间，应采用光电耦合或继电器触点进行连接，不应有电的直接联系。

7 相量测量柜中的插件应接触可靠，并且有良好的互换性，以便检修时能迅速更换。

8 装置应具有直流电源快速小开关，与装置安装在同一柜上。

装置的逻辑回路应由独立的直流/直流变换器供电。

直流电压消失时，装置不应误动，同时应有输出接点以起动告警信号。

应有监视直流回路电压消失的告警信号继电器。

直流电源电压在80～115%额定值范围内变化时，装置应正确工作。

在直流电源恢复（包括缓慢的恢复）到80%Ue时，直流逆变电源应能自动启动。

直流电源波纹系数≤5%时，装置应正确工作。