一种大型变压器直流偏磁问题评估及治理方法技术

本发明专利技术涉及一种大型变压器直流偏磁问题评估及治理方法，该评估方法包括：基于现场实际运行工况，对直流接地极周边待评估的交流电网电力变压器进行带电检测，获取实测结果数据，以及直流工程单极运行方式下，不同入地电流时，变压器中心点电流幅值及其变化趋势；基于所述实测结果数据及变压器中心点电流幅值变化趋势进行仿真计算，判断仿真结果是否超出规定范围，若是，判定变压器存在直流偏磁问题。本发明专利技术基于现场的检测，后续的仿真计算来评估直流线路和换流站附近大型变压器是否存在直流偏磁，并通过串联电容治理存在直流偏磁问题的变压器，简单实用、效果显著、安装后不需要修改保护及安全自动装置定值。

An Evaluation and Treatment Method for DC Bias of Large Transformers

The present invention relates to an evaluation and treatment method for DC bias of large transformers. The evaluation method includes live detection of AC power transformers around DC grounding poles to be evaluated, acquisition of measured data, and the magnitude of transformer central point current and its magnitude under different grounding current operation modes of DC engineering. Based on the measured data and the changing trend of the current amplitude at the transformer's central point, the simulation results are calculated to determine whether the simulation results are beyond the prescribed range, and if so, to determine the existence of DC bias in the transformer. Based on field detection and subsequent simulation calculation, the present invention evaluates the existence of DC bias in large transformers near DC lines and converter stations, and treats transformers with DC bias by series capacitors. The method is simple, practical, effective, and does not need to modify the setting value of protection and automatic device after installation.

【技术实现步骤摘要】
一种大型变压器直流偏磁问题评估及治理方法
本专利技术属于直流输电
，尤其涉及一种大型变压器直流偏磁问题评估及治理方法。
技术介绍
直流输电在正常工况下采用双极平衡运行，此时直流电流不流经大地。当换流站故障或检修时，采用双极不平衡运行工况时，将会有直流电流通过大地回流。直流电流流经大地会造成大地之间电位不等，会在相距较远的两个变电站之间产生直流电位差。而两个变电站之间输电线路的电阻较小，直流电流将通过接地的中性点回流至变压器与输电线路，从而引起变压器噪声增大、振动加剧、局部过热等问题，产生直流偏磁效应，严重影响着系统的安全稳定运行。直流偏磁是指在变压器中直流分量，导致变压器铁心半周磁饱和，以及由此引起的一系列电磁效应。变压器正常工作在交流情况下，铁心磁通密度增加，变压器工作在磁化曲线非线性的区域，励磁电流波形为尖顶波，且正负半波对称，变压器在直流偏磁下，直流与交流磁通相叠加，与直流偏磁方向一致的半个周波的铁心饱和程度增加，另外半个周波的饱和程度减小，对应的励磁电流波形呈现正负半波不对称的形状。直流偏磁是变压器的一种非正常工作状态，由于变压器的原边等效阻抗对直流分量只呈现电阻特性，且电阻很小。因此，很小的直流分量就会在绕组中形成很大的直流激磁磁势，该直流磁势与交流磁势一起作用于变压器原边，造成变压器铁心的工作磁化曲线发生偏移，出现关于原点不对称，即变压器偏磁现象。引起变压器直流偏磁的原因各异，主要包括直流单极大地回线运行和地磁场扰动。直流输电系统的在双极不对称或单极运行时，将有一定的直流电流通过接地极流入大地，同时在大地表面形成不等电位，这时直流电流可能通过变压器中性点进入变压器绕组，在变压器绕组中形成直流电流，变压器磁密工作点发生偏移，使变压器产生直流偏磁，严重危害电力系统的安全运行。直流偏磁主要有一下几方面的危害：1)变压器噪声和振动加剧；2)电压波形畸变；3)产生谐波；4)变压器无功损耗增加；5)继电保护系统故障。因此，需要对变压器直流偏磁问题进行评估，并提出有效的治理方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大型变压器直流偏磁问题评估及治理方法，基于现场的检测，后续的仿真计算来评估直流线路和换流站附近大型变压器是否存在直流偏磁，并提供有效治理直流偏磁的方案。本专利技术提供了一种大型变压器直流偏磁问题评估方法，包括：步骤1，基于现场实际运行工况，对直流接地极周边待评估的交流电网电力变压器进行带电检测，获取实测结果数据，以及直流工程单极运行方式下，不同入地电流时，变压器中心点电流幅值及其变化趋势；实测结果数据包括试验过程中变压器中性点直流电流、变压器噪声、变压器振动数据中的多个；步骤2，基于所述实测结果数据及变压器中心点电流幅值变化趋势进行仿真计算，判断仿真结果是否超出规定范围，若是，判定变压器存在直流偏磁问题。进一步地，步骤1包括：基于现场实际运行工况，制定直流单极-大地回路运行方式对评估区内交流电网主变影响的测试方案。进一步地，步骤2中规定范围包括：变压器每相绕组的允许直流电流为：单相变压器为额定电流的0.3％，三相五柱变压器为额定电流的0.5％，三相三柱变压器为额定电流的0.7％。本专利技术还提供了一种大型变压器直流偏磁问题治理方法，即采用在变压器中性点接入电容的方法抑制变压器中性点直流电流，利用与电容并联的状态转换旁路开关执行直接接地运行状态和电容接地运行状态的转换。进一步地，该治理方法包括：当变压器中性点检测到越限的直流电流时，将状态转换旁路开关断开，进入隔直模式；当变压器中性点直流电流消失时，延时将状态转换旁路开关闭合，恢复直接接地模式。进一步地，该治理方法还包括：通过大功率晶闸管执行过电压、过电流快速旁路保护动作，并驱动状态转换旁路开关闭合执行中性点金属性接地动作。借由上述方案，通过大型变压器直流偏磁问题评估及治理方法，基于现场的检测，后续的仿真计算来评估直流线路和换流站附近大型变压器是否存在直流偏磁，并通过串联电容治理存在直流偏磁问题的变压器，简单实用、效果显著、安装后不需要修改保护及安全自动装置定值。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为本专利技术一种大型变压器直流偏磁问题评估方法的流程图；图2为本专利技术一实施例中变压器直流偏磁就地测试评估示意图；图3为本专利技术一实施例中串联电容法变压器中性点隔直示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。参图1所示，本实施例提供了一种大型变压器直流偏磁问题评估方法，包括：步骤S1，基于现场实际运行工况，对直流接地极周边待评估的交流电网电力变压器进行带电检测，获取实测结果数据，以及直流工程单极运行方式下，不同入地电流时，变压器中心点电流幅值及其变化趋势；实测结果数据包括试验过程中变压器中性点直流电流、变压器噪声、变压器振动数据中的多个；步骤S2，基于所述实测结果数据及变压器中心点电流幅值变化趋势进行仿真计算，判断仿真结果是否超出规定范围，若是，判定变压器存在直流偏磁问题。在本实施例中，步骤S1包括：基于现场实际运行工况，制定直流单极-大地回路运行方式对评估区内交流电网主变影响的测试方案。在本实施例中，步骤S2中规定范围包括：变压器每相绕组的允许直流电流为：单相变压器为额定电流的0.3％，三相五柱变压器为额定电流的0.5％，三相三柱变压器为额定电流的0.7％。本实施例还提供了一种大型变压器直流偏磁问题治理方法，即采用在变压器中性点接入电容的方法抑制变压器中性点直流电流，利用与电容并联的状态转换旁路开关执行直接接地运行状态和电容接地运行状态的转换。在本实施例中，该治理方法包括：当变压器中性点检测到越限的直流电流时，将状态转换旁路开关断开，进入隔直模式；当变压器中性点直流电流消失时，延时将状态转换旁路开关闭合，恢复直接接地模式。在本实施例中，该治理方法还包括：通过大功率晶闸管执行过电压、过电流快速旁路保护动作，并驱动状态转换旁路开关闭合执行中性点金属性接地动作。本实施例提供的大型变压器直流偏磁问题评估及治理方法，基于现场的检测，后续的仿真计算来评估直流线路和换流站附近大型变压器是否存在直流偏磁，并通过串联电容治理存在直流偏磁问题的变压器，简单实用、效果显著、安装后不需要修改保护及安全自动装置定值。下面对本专利技术作进一步详细说明。为了准确评估直流偏磁对接地极周边变压器运行造成的影响。首先需要针对现场实际运行工况制定直流单极-大地回路运行方式对区内交流电网主变影响的测试方案。接着对直流接地极周边需要评估的交流电网电力变压器进行带电检测工作，记录试验过程中变压器中性点直流电流、变压器噪声、变压器振动等。尤其重点记录，直流工程单极运行方式下，不同入地电流时，变压器中心点电流幅值及其变化趋势。就地测试原理如2所示：根据《高压直流接地极技术导则》规定，变压器每相绕组的允许直流电流为：单相变压器为额定电流的0.3％，三相五柱变压器为额定电流的0.5％，三相三柱变压器为额定电流的0.7％。将实测结果及其发展趋势进行进一步仿真计算，如果大幅超出导则范围，必须采取一定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型变压器直流偏磁问题评估方法，其特征在于，包括：步骤1，基于现场实际运行工况，对直流接地极周边待评估的交流电网电力变压器进行带电检测，获取实测结果数据，以及直流工程单极运行方式下，不同入地电流时，变压器中心点电流幅值及其变化趋势；所述实测结果数据包括试验过程中变压器中性点直流电流、变压器噪声、变压器振动数据中的多个；步骤2，基于所述实测结果数据及变压器中心点电流幅值变化趋势进行仿真计算，判断仿真结果是否超出规定范围，若是，判定变压器存在直流偏磁问题。

【技术特征摘要】
1.一种大型变压器直流偏磁问题评估方法，其特征在于，包括：步骤1，基于现场实际运行工况，对直流接地极周边待评估的交流电网电力变压器进行带电检测，获取实测结果数据，以及直流工程单极运行方式下，不同入地电流时，变压器中心点电流幅值及其变化趋势；所述实测结果数据包括试验过程中变压器中性点直流电流、变压器噪声、变压器振动数据中的多个；步骤2，基于所述实测结果数据及变压器中心点电流幅值变化趋势进行仿真计算，判断仿真结果是否超出规定范围，若是，判定变压器存在直流偏磁问题。2.根据权利要求1所述的大型变压器直流偏磁问题评估方法，其特征在于，所述步骤1包括：基于现场实际运行工况，制定直流单极-大地回路运行方式对评估区内交流电网主变影响的测试方案。3.根据权利要求1所述的大型变压器直流偏磁问题评估方法，其特征在于，步骤2中所述规定范围包括：变压...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾福明，张兴滨，吕楠，杨琨，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11