[发明专利]抑制变压器中性点直流电流的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抑制变压器中性点直流电流的装置及方法。属于输变电技 术领域。

背景技术

直流输电系统在单极大地回线运行时，直流接地极的入地电流产生电流场， 其附近地表电位以接地极为起点呈梯度下降分布，处在该地区不同地理位置的 变压器中性点直流电位有差异，部分直流电流由变压器中性点及绕组、架空线 路、大地形成回路，使得变压器产生直流偏磁，导致变压器励磁电流和谐波急 剧增加，损耗和温升增大，噪声和振动增高，中性点流过的直流电流越大，直 流偏磁越严重。为了减小流入变压器中性点的直流电流，降低直流偏磁对变压 器的不利影响，国内外有的采用在变压器中性点与大地间串接电阻或电容的方 法，但串接设备的阻值范围不易确定，且故障率高、成本大、维护任务重；有 的采用反向电流补偿法，但补偿装置复杂，一次性投入大，且补偿容量易受网 架结构变化的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、可实现抑制变压器中性 点直流电流的装置。

为解决上述技术问题，本发明是采取以下的技术方案来实现的：

一种抑制变压器中性点直流电流的装置，包括与变压器中性点相连的自动 投切装置，所述自动投切装置分别与主接地网、独立接地极相连，变压器中性 点同时通过一过压隔离装置与主接地网相连，获取直流电流实时检测值的直流 电流监测装置与所述自动投切装置通过串口或网口相通信，所述独立接地极至 少包括两种接地阻值量程。

前述的抑制变压器中性点直流电流的装置，其特征在于：所述独立接地极 的接地阻值为5～15欧姆。

本发明同时提供一种抑制变压器中性点直流电流的方法，其特征在于，包 括以下步骤：

(1)在变压器附近的土壤中设置包括至少两种接地阻值量程的独立接地 极；

(2)安装一套自动投切装置，将自动投切装置的“接地端”与独立接地 极连接，“中性点端”与变压器中性点接地端连接，并在变压器中性点与主接地 网之间连接一台过压隔离装置；

(3)通过直流电流监测装置实时检测流过变压器中性点的直流电流值， 自动投切装置根据直流电流大小选择独立接地极的相应量程自动投切，当电力 系统发生单相接地故障时，过压隔离装置动作，将变压器中性点与主接地网可 靠连接。

前述的抑制变压器中性点直流电流的方法，其特征在于：所述独立接地极 的接地阻值范围为5～15欧姆。

前述的抑制变压器中性点直流电流的方法，其特征在于：在所述步骤(3) 中，当直流输电单极运行时，变压器中性点直流电流达到2A后，再将变压器中 性点切换至独立接地极接地，增大回路阻抗，限制中性点直流电流，待直流输 电恢复双极运行后，再回归正常接地网接地。

本发明的原理具体叙述如下：

220kV及以上电压等级的系统是直接接地系统，要求变电站接地网的接地电 阻通常在0.5欧姆以内，接地网A、中性点A、变压器绕组A、线路、变压器绕 组B、中性点B、接地网B形成的回路电阻相对较小，因此当直流输电单极运行 时，附近的中性点A和B处直流电位不一致，造成交流变压器中性点将流过较 大的直流电流，引起直流偏磁，通常在回路中串接直流阻抗设备以限制直流电 流，直流阻抗设备的热容量不仅需要考虑直流电流，还需故障电流的影响，设 备体积大、成本高。在变电站的变压器附近土壤中打下若干垂直接地体，根据 土壤电阻率，垂直接地体的数量、间距和长度等参数要求，可设计成接地电阻 值范围较大的独立接地极，并通过多种组合可调整量程，具有较大的灵活性和 很大的热容量。若变压器采用独立接地极，能满足不同直流偏磁水平下的阻值 要求，适应性强，安全可靠。

变电站主接地网是变压器正常运行的工作接地网，要求接地网阻值符合 DL621-1997《交流电气装置的接地》要求，只有当直流输电单极运行时，变压 器中性点直流电流达到一定值后，再将变压器中性点切换至独立接地极接地， 增加回路阻抗，以限制中性点直流电流，待直流输电恢复双极运行后，再回归 正常接地网接地。因此，需要安装直流电流监测装置的实时检测数据，并由自 动控制切换装置自动执行投切，既保证直流输电双极运行时，独立接地极不影 响变压器的安全运行，又确保直流输电单极运行时，独立接地极能限制变压器 中性点直流电流，从而抑制直流偏磁。