直流输电与交流电网变压器偏磁问题研究

论文摘要

我国电能资源的供需分布不均衡促进了长距离、大容量输电线路的发展。因此,高压直流输电在我国电网建设中占有越来越重要的地位。高压直流输电系统所产生的地中电流将流入变压器等设备的接地点,产生的直流磁通会导致大量谐波,变压器无功消耗增加,系统电压严重降低,系统继电器误动作。严重的磁饱和会使正常情况下在铁心中闭合的磁通部分离开铁心,导致局部过热现象,破坏绝缘,损坏变压器或降低使用寿命。另外直流的持续时间和峰值大小也是影响变压器安全运行的因素,重复受损会导致变压器各部分损伤积累,造成最终的毁坏。论文以山西火电的特高压直流外送为背景,围绕直流偏磁电流的产生、变压器直流偏磁的机理及影响和变压器抑制直流偏磁展开研究。本文基于接地分析软件CDEGS,搭建了直流单极运行方式下交直流互联系统模型；研究了直流接地极周围的地表电位分布；分析了表层土壤参数对地表电位的影响；并在此基础上讨论了地表电位差引起的直流入地电流经交流电网分流现象,得出了不同变电站变压器中性点的直流分量,并绘制了交流电网直流电流分布图。详细分析了高压直流输电接地极电流对变压器的影响,励磁电流极其波形特点,运用MATLAB/SIMULINK软件对直流偏磁状态下的电压器进行仿真分析,通过研究中性点直流电压偏移情况下不同结构变压器的磁链以及励磁电流波形,得出了变压器承受直流偏磁的限度,为变压器直流偏磁抑制措施的研究提供了依据。研究结果为直流接地极址的选择可提供参考,并为直流接地极周边变电站直流偏磁电流防护提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及研究意义
• 1.2 国内外对直流偏磁的认识
• 1.3 直流偏磁产生的原因
• 1.3.1 单极大地回线运行产生直流偏磁
• 1.3.2 双极不平衡运行产生直流偏磁
• 1.3.3 地磁暴引发地磁电流
• 1.4 本文所研究的工作
• 第2章 直流单极大地运行时地表电位研究
• 2.1 地电位分布仿真模型
• 2.1.1 土层结构
• 2.1.2 直流系统
• 2.1.3 交流系统
• 2.2 地电位分布与表层土壤的关系
• 2.3 本章小结
• 第3章 直流单极大地运行时直流电流分布研究
• 3.1 地电流分布仿真模型
• 3.1.1 线路参数
• 3.1.2 拓扑结构
• 3.2 中性点直流分量与表层土壤的关系
• 3.3 本章小结
• 第4章 直流输电接地极电流对变压器的影响
• 4.1 对变压器的影响
• 4.1.1 直流电流对中性点接地变压器的影响
• 4.1.2 变压器允许直流电流
• 4.2 不同结构变压器受到的直流偏磁影响
• 4.3 直流偏磁状态的仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 变压器直流偏磁抑制措施的研究及建议
• 5.1 变压器中性点接小电阻法
• 5.2 中性点电位补偿法
• 5.3 接电容器抑制法
• 5.3.1 输电线路接电容器
• 5.3.2 变压器中性线接电容器
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果