高壓直流輸電技術

高壓直流輸電技術第1頁/共104頁提綱直流輸電系統(tǒng)的基本結構直流輸電線路的優(yōu)勢直流系統(tǒng)的關鍵問題設備的問題外絕緣問題直流多落點問題線路電磁環(huán)境/線路優(yōu)化設計換流站電磁干擾問題直流接地極設計直流單極大地回路運行對交流系統(tǒng)的影響多換流站共接地極問題第2頁/共104頁直流輸電的基本結構

直流輸電系統(tǒng)的基本結構換流變壓器整流器逆變器換流變壓器交流電力 系統(tǒng)I整流站

直流線路直流輸電系統(tǒng)逆變站交流電力 系統(tǒng)II第3頁/共104頁直流輸電的基本結構

直流輸電系統(tǒng)的基本結構4236直流輸電線路6324115897107985交流系統(tǒng)Ⅰ換流站1換流站2交流系統(tǒng)Ⅱ1-換流變壓器2-換流器3-平波電抗器4-交流濾波器5-靜電電容器

6—直流濾波器

7—控制保護系統(tǒng)

8—接地極線路

9—接地極10—遠動通信系統(tǒng)換流變壓器閥側繞組承擔有交流電壓和直流電壓的疊加，這對變壓器的油紙絕緣和套管均有特殊的要求第4頁/共104頁Three-gorges–ChangzhouHVDCProject第5頁/共104頁Three-gorges–Changzhou:Longquan第6頁/共104頁Three-gorges–Changzhou:Longquan第7頁/共104頁OverviewofDCSystem第8頁/共104頁接地極肇慶換流站接地極第9頁/共104頁Thyristorvalve,500kV第10頁/共104頁ValvehallFoz,600kV第11頁/共104頁HVDCYard,Jingzhou第12頁/共104頁OutdoorDCYard,Longquan第13頁/共104頁12-pulseand6-pulseValveUnitSingleValve DoubleValveQuadrupleValve第14頁/共104頁TCUThyristorValveLayout

SaturableReactor Module

TCU

ThyristorModule

TCU

TCUDerivative FeedingCapacitor DCGrading Resistor

TCUThyristorThyristorControlUnitDampingResistorsDampingCapacitorsTCUDerivativeFeedingResistor第15頁/共104頁DoubleValveLayers第16頁/共104頁ThyristorModule第17頁/共104頁Valvehall/indoorDC-yard尺寸/凈空要求空氣濕度控制防塵設計第18頁/共104頁平波電抗器第19頁/共104頁Convertertransformer,Foz,600kV第20頁/共104頁ConvertertransformersLongquansite第21頁/共104頁ConvertertransformersLongquansite第22頁/共104頁800kVHVDCWallBushing第23頁/共104頁Testof500kVwallbushing第24頁/共104頁政平站戶內直流場第25頁/共104頁提綱直流輸電系統(tǒng)的基本結構直流輸電線路的優(yōu)勢直流系統(tǒng)的關鍵問題設備的問題外絕緣問題直流多落點問題線路電磁環(huán)境/線路優(yōu)化設計換流站電磁干擾問題直流接地極設計直流單極大地回路運行對交流系統(tǒng)的影響多換流站共接地極問題第26頁/共104頁輸電線路建設的基本原則傳輸容量功率損耗絕緣性能電暈和場效應機械載荷第27頁/共104頁輸電線路建設的基本原則機械載荷第28頁/共104頁Requiredlinenumberdelivering10GWEHVACUHVACHVDCHVDC800kV1000kV 600kV 750kV第29頁/共104頁HVACvs.HVDC10.000MWHVAC800kVHVDC750kV第30頁/共104頁MUSDInvestmentcost,10.000MW

Investmentcost 10.000MW

3500 3000 2500 200015001000 500 0500kVDC3lines"750kVDC2lines800kVAC5lines0200400600800100012001400160018002000Distanceinkm第31頁/共104頁0直流和交流輸電的比較

交流架空線路建設交流電纜線路費用 直流電纜線路 直流架空線路 換流站建設費用 變電所建設費用電纜線路等價距離架空線路等價距離輸電距離直流和交流輸電建設費用和輸電距離的關系第32頁/共104頁直流輸電的優(yōu)點直流輸電架空線路只需正負兩極導線，桿塔結構簡單，線路走廊窄，造價低，損耗小與交流輸電線路相比，輸送同樣的功率，直流架空線路可節(jié)省約1/3的鋼芯鋁線，1/3~1/2的鋼材，線路造價約為交流2/3，線路損耗約為交流的1/3~1/2直流線路的輸送能力強，一回500kV的直流線路可輸送3000~3500MW，800kV則可輸送4800～6400MW；而交流500kV一回線通常只能輸送800~1000MW,750kV可輸送2000～2500MW,1150kV可輸送4000～5000MW目前中國的特高壓交流設計送3000MW直流線路無電容電流，沿線的電壓分布均勻，不需裝設并聯(lián)電抗器第33頁/共104頁直流輸電的優(yōu)點直流電纜線路輸送容量大、造價低、損耗小、壽命長，且輸送距離不受限制

電纜耐受直流電壓的能力比耐受交流電壓約高3倍以上，因此直流電纜比交流電纜的輸送能力要大許多直流輸電只需一根（單極）或兩根（雙極）電纜，而交流輸電則需要三根（三相）直流電纜的損耗主要是電阻損耗，而交流電纜則還有介質損耗和磁感應損耗。當電容電流等于電纜所允許的負荷電流時，則不可能再用交流電纜送電。當線路達到一定長度時，則不可能采用交流輸電直流電纜無電容電流，則不受此限制第34頁/共104頁直流輸電的優(yōu)點直流輸電不存在交流輸電的穩(wěn)定問題，有利于遠距離大容量送電交流輸電的輸送功率受穩(wěn)定極限的限制，所允許的輸送功率隨著輸電距離的增加而降低直流輸電的兩端交流系統(tǒng)無需同步運行，其輸送容量和距離不受同步運行穩(wěn)定性的限制第35頁/共104頁直流輸電的優(yōu)點采用直流輸電實現(xiàn)電力系統(tǒng)的非同步聯(lián)網(wǎng)，不增加被聯(lián)電網(wǎng)的短路容量，不需要更換被聯(lián)電網(wǎng)的斷路器以及對電纜采取限流措施被聯(lián)電網(wǎng)可以是額定頻率不同（50Hz和60Hz），或額定頻率相同但非同步運行的電網(wǎng)被聯(lián)電網(wǎng)可保持自己的電能質量（頻率、電壓）而獨立運行，不受聯(lián)網(wǎng)的影響被聯(lián)電網(wǎng)之間交換的功率可方便快速地進行控制，有利于運行和管理采用直流輸電進行非同步聯(lián)網(wǎng)，有利于避免交流聯(lián)網(wǎng)所形成的大電網(wǎng)的大面積停電第36頁/共104頁直流輸電的優(yōu)點直流輸電輸送的有功和換流器消耗的無功均可方便快速地控制，有利于電網(wǎng)的經(jīng)濟運行和現(xiàn)代化管理

這種快速可控性對交流系統(tǒng)的有功平衡和無功平衡可起 到快速調節(jié)作用，從而提高交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性緊急支援對于交直流并聯(lián)輸電系統(tǒng)，還可以利用直流的快速控制來阻尼交流系統(tǒng)的低頻振蕩，提高交流線路的輸送能力第37頁/共104頁直流輸電的優(yōu)點直流輸電可利用大地（或海水）為回路，省去一極的導線，同時大地電阻率低、損耗小、運行費用也低單極大地運行的損耗只有雙極回路運行的1/3對于雙極直流系統(tǒng)，大地回路通常作為備用導線，當一極故障時，可自動轉為單極大地回線方式運行，提高了輸電系統(tǒng)的可靠性直流輸電可方便地進行分期建設和增容擴建，有利于發(fā)揮投資效益雙極直流工程可按極分為兩期，當每極采用兩組基本換流單元時，則可分為四期第38頁/共104頁直流輸電的缺點直流輸電換流站比交流變電所的設備多、結構復雜、造價高、損耗大、運行費用高、可靠性也相應降低。換流站造價比同等規(guī)模交流變電所要高出數(shù)倍換流器在運行時向交流側和直流側發(fā)出一系列的諧波，為降低諧波的影響，在兩側需分別裝設交流濾波器和直流濾波器，使得換流站的占地面積、造價和運行費用均大幅度提高晶閘管換流閥組成的電網(wǎng)換相換流器將消耗大量的無功，除交流濾波器提供的無功外，有時還需裝設靜電電容器、調相機或靜止無功補償器第39頁/共104頁直流輸電的缺點直流斷路器沒有電流過零點可利用，滅弧問題難以解決，給直流輸電中間抽能帶來困難，并且使多端直流輸電工程發(fā)展緩慢直流輸電利用大地（或海水）為回路將帶來接地極附近地下金屬構件、管道等埋設物的電腐蝕、直流電流通過中性點接地變壓器使變壓器飽和、以及對通信系統(tǒng)和航海磁羅盤的干擾等問題。當?shù)乇砻骐娮杪屎芨邥r，給接地極址的選擇造成困難由于直流電的靜電吸附作用，使直流輸電線路和換流站設備的污穢問題比交流輸電嚴重，給外絕緣問題帶來困難,這也是特高壓直流輸電需要研究的重點問題第40頁/共104頁/////我國的HVDC工程

我國己運行的直流輸電工程序號工程名稱功率(MW)

電壓（KV）

距離（km）架空線電纜投運時間（年）1234567

舟山直流工程（單極）葛洲壩-南橋直流工程天生橋-廣州直流工程 嵊泗直流工程 三峽-常州直流工程 三峽-廣東直流工程 貴州-廣東直流工程501200 180060 3000 3000 3000-100±500±500±50±500±500±500

421045 960 6.5 860 960 880

1259.71987198920002002200220042004第41頁/共104頁我國的HVDC工程第42頁/共104頁JilinNingxiaECPGShanghaiCCPGHubeiZhejiangHunanFujianYunnanGuangxiHainan我國計劃的直流工程

Updated23/9/2003,CNABB-PTPSNorthwest-NorthInterconnection(YinNan-TianJing)

3000MW,2010TransAsiaTransmission 2000MW,2018

RussiaNEPGBtBNortheast-North600-1000MW,2011HeilongjiangNorthwest-SichuanInterconnection

(Baoji–Deyang)

3000MW,2008NCPGNorthShaanxi-Shandong 3000MW,2011Xiangjiaba-Jiangsu3500MW,2012XinjiangInnerMongoliaBeijingLiaoningBtBNorth-Central 1200MW,2009Xiangjiaba-Jiangxi2700MW,2013Xiluodu-Shanghai3500MW,2014Xiluodu-Hubei2700MW,2015Xiluodu-Zhejiang3500MW,2016Xiluodu-Hunan2700MW,2017Jingping–EastChina3500MW,2015GansuTianjin

NWPGShanxiShandong Sichuan&

SCPG

HebeiHenanAnhui Jiangxi Guangdong

BtBShandong-East 1000MW,2011 ThreeGorges-North

QinghaiShaanxiJiangsu3000MW,2015XizangChongqingThreeGorges-Shanghai 3000MW,2007

Goupitan-Guangdong

Guizhou3000MW,2015

Taiwan

Guizhou-GuangdongII 3000MW,2007Xiaowan/Yunnan-Guangdong3000MW,2009Bangkok

Jinghong-Thailand1500-3000MW,2013Nuochadu-Guangdong 3000MW,2016第43頁/共104頁特高壓直流輸電基地建設大型水電基地大型火電基地負荷中心與電源點的分布特點第44頁/共104頁特高壓直流輸電Exposedto800kVdc第45頁/共104頁換流站基本結構第46頁/共104頁ECPGShanghai2015年前計劃建成的800kVHVDC工程(Theyearmeansprojectinoperation)Russia

Updated2005-03-19,CNABB-PTPSNEPGHeilongjiangNCPGJilinHulunbeir(InnerMongolia) -ShenyangXiluodu-ShanghaiXinjiangGansuInnerMongoliaBeijing TianjinLiaoning800kV,3000-5000MW,2009800kV,6400MW,Hebei2011NWPGNingxiaShanxiShandongXijiaba-Zhejiang800kV,6400MW,2015 Xiluodu-Hunan

800kV,6400MW,2013

QinghaiXizangSichuan&ChongqingShaanxi

HenanAnhuiCCPG

Hubei Jiangxi Hunan

Jiangsu ZhejiangFujianYunnan-GuangdongI800kV,5000MW,2009YunnanGuizhouTaiwanJingping–EastChinaSCPGGuangxiGuangdong800kV,6400MW,2014Yunnan-GuangdongII

800kV,5000MW,2012BangkokHainanNuochadu-Guangdong800kV,5000MW,2013第47頁/共104頁m2700km500k00BrahmaputraRiverHydroPowerDevelopment

Agra21kmSubansiriIndore

6000MW +/-800kVMysoreInoperation2010,2012第48頁/共104頁WestCorline

Ingastation, Sentpower:2x3000MW,CongoBipolar±800kV Angola

NamibiaOmegaStation

BotswanaSouthAfricaApprox.3000km第49頁/共104頁全球潛在的800kVHVDC工程

100GW 50GW 5 0120GW

G W

Total320GW=50projects*6GW第50頁/共104頁要解決的問題600kVDC:Nooutstandingquestions750/800kVDC:EquipmentdesignProductionofprototypesQualification第51頁/共104頁技術特點性能直流和交流特高壓的比較項目1000kV交流輸電±800kV直流輸電

中間可以落點，具有電網(wǎng)功能；輸電容量大、 覆蓋范圍廣（同步電網(wǎng)可以覆蓋全國范圍）、 節(jié)省架線走廊、網(wǎng)損小、從根本上解決大受 端電網(wǎng)短路電流超標問題，具有可持續(xù)發(fā)展 性。輸電能力和穩(wěn)定輸電能力取決于各線路兩端的短路容量比和 輸電線路距離；輸電穩(wěn)定性（同步能力）取 決于運行點的功角大小（線路兩端功角差）結合我國具體情用于構成國家級特高壓交流同步電網(wǎng)況的功能定位兩端直流中間不能落點，不具有電網(wǎng)功能；輸電容量大、輸電距離遠、節(jié)省架線走廊、線損小，但是解決大受端電網(wǎng)短路電流超標問題需要采取其它相應措施；受端電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展性受到一定限制。輸電穩(wěn)定性取決于受端電網(wǎng)有效短路比（ESCR）和有效慣性常數(shù)（Hdc）用于大水電基地和大火電基地的電力送出注意研究問題1.隨著運行方式變化，交流系統(tǒng)調相調壓 問題；2.大受端電網(wǎng)靜態(tài)無功功率平衡和動態(tài)無 功功率備用及電壓穩(wěn)定性問題3.嚴重運行工況及嚴重故障條件下，相對 薄弱斷面大功率轉移等問題,是否存在大 面積停電事故隱患及其預防措施研究1．大受端電網(wǎng)靜態(tài)無功功率平衡和動態(tài)無功功率備用及電壓穩(wěn)定性問題；2．多回直流饋入比較集中落點條件下，大受端電網(wǎng)嚴重故障是否會發(fā)生多回直流逆變站因連續(xù)換相失敗引起同時閉鎖等問題,是否存在大面積停電事故隱患及其預防措施研究SCR=

交流系統(tǒng)短路容量（MVA）直流換流器額定功率（MW）Hdc=交流系統(tǒng)的總轉動慣量，MW.S

直流聯(lián)絡線額定輸送功率,MW第52頁/共104頁提綱直流輸電系統(tǒng)的基本結構直流輸電線路的優(yōu)勢直流系統(tǒng)的關鍵問題設備的問題外絕緣問題直流多落點問題線路電磁環(huán)境/線路優(yōu)化設計換流站電磁環(huán)境問題直流接地極設計直流單極大地回路運行對交流系統(tǒng)的影響多換流站共接地極問題第53頁/共104頁設備的問題500kV正在國產(chǎn)化換流閥：如何提高通流能力：從5英寸到6英寸晶閘管換流閥：多個晶閘管元件串聯(lián)而組成電壓取決于單個晶閘管元件的電壓以及元件串聯(lián)個數(shù)其電流取決于晶閘管的通流能力，主要由晶閘管的截面所決定目前的晶閘管元件的工程參數(shù)：8000V,4000A采用這種元件組成400kV,4000A的換流閥（對每極一組12脈動換流器接線方式），不需元件并聯(lián)，所需元件串聯(lián)數(shù)大約為138個第54頁/共104頁外絕緣問題深入了解工程沿線的污穢狀況及氣象條件(試驗站,交流系統(tǒng)經(jīng)驗)換流站盡量避免戶外絕緣絕緣子尺寸和類型的選擇減小大直徑絕緣子的使用數(shù)量盡量使用具有憎水性表面的絕緣子綜合考慮內外電壓第55頁/共104頁Flashoversperpoleandyear19831985198719891991199319951997ExternalinsulationServiceexperiences0,500,400,300,200,100,00第56頁/共104頁Quantity198919881995199019921993199419961998198319861991198419871985199719992000OperatingexperiencesofHVDC-insulatorsNumberofpolesinoperationandflashoverincidentsovertheperiod1009080706050403020100No.ofpolesFO/year第57頁/共104頁Numberofflashovers608020

ExternalInsulationNumberofflashoversasafunctionofmountingpositionandtypeofinsulator

Unknown/Otherinsulators100 40 0

Vertically mounted insulatorsHorizontally mounted insulators

Othervertical insulatorsPostinsulators DCCT’s Transformer&reactorbushings Wallbushings第58頁/共104頁Meters2外絕緣

100 SwitchingClearance 800kV 700kV 600kV10Heavy10mmechanicallimit1Clean0.01LightMedium0.1VeryHeavy1ESDDmg/cm第59頁/共104頁Proposedlengthofstringinsulators第60頁/共104頁交直流混合系統(tǒng)的問題交直流系統(tǒng)的交互影響交流系統(tǒng)故障后多回直流出現(xiàn)換相失敗和連續(xù)換相失敗的可能性直流緊急停運的影響直流對交流的緊急功率支援多直流饋入增加了交直流系統(tǒng)的可控性直流具有較大的有功和無功調節(jié)能力，可嘗試采用無功調制改善交流系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性利用正常工作的直流的短時過載能力減小故障發(fā)生后交流系統(tǒng)的功率失衡電磁暫態(tài)交互影響多落點直流間的相互影響換流母線發(fā)生故障導致?lián)Q相失敗增大換流站間的電氣距離第61頁/共104頁線路電磁環(huán)境/線路優(yōu)化設計輸電線路表面電暈放電離子流當直流輸電線路導線表面電場強度大于起始電暈電場強度時，靠近導線表面的空氣發(fā)生電離，電離產(chǎn)生的空間電荷沿電力線方向運動第62頁/共104頁線路電磁環(huán)境/線路優(yōu)化設計空間電荷和離子流的分布導線所帶電荷產(chǎn)生的靜電場與導線排列的幾何位置有關，與導線的電壓成正比，通常又稱之為標稱電場(NominalField)空間電荷產(chǎn)生的電場兩部分電場的向量迭加，稱為合成電場(ToralField)。合成場強的大小主要取決于導線電暈放電的嚴重程度，最大合成電場有可能比標稱電場大很多，可達它的3～3.5倍±500kV直流輸電線路合成場強分布第63頁/共104頁線路電磁環(huán)境/線路優(yōu)化設計綜合場強的測量一方面要能準確測量合成的直流電場，另一方面又能把截獲的離子電流泄流入地電場儀探頭由每隔一定角度開有若干千扇形孔的兩個圓片組成，兩圓片同軸安置，兩者間隔開一定距離并相互絕緣在定片與地之間產(chǎn)生交變電流信號。與被測直流電場咸正比，通過測量該交變的電流可以知道直流電場的大小旋轉電場儀測量原理示意圖第64頁/共104頁線路電磁環(huán)境/線路優(yōu)化設計電磁環(huán)境參數(shù)表面場強直流綜合電場/磁場<15kV/m,0.1mT無線電干擾/電視干擾直流輸電線路對無線電干擾的信噪比允許值為20dB，即廣播信號必須比直流電暈干擾高出20dB才能取得較滿意的收聽效果。而對于交流輸電線路，廣播信號取得較滿意收聽效果的信噪比為28dB(0.5MHz下55dB，1MHz下50dB)無源干擾（30MHz以上）可聽噪聲在50dB(A)以內直流和交流輸電線路可聽噪聲造成的煩惱程度是相同的，但高于該噪聲水平后直流線路將產(chǎn)生更令人煩惱的噪聲。實際上±500kV直流線路走廊外的可聽噪聲一般小于45dB(A)第65頁/共104頁線路電磁環(huán)境/線路優(yōu)化設計損耗特性交流電暈損失主要由壞天氣控制，每公里可高達數(shù)十甚至上百千瓦。直流輸電每公里僅幾千瓦至幾十千瓦。而且僅占線路整個有功功率損失的5%左右電阻損失大，電能損失費用高以±800kV云—廣線路長度1500km，輸電容量5000MW，導線采用LGJ-6*630為例，由電阻造成的全年電能損失費用將高達近3.3億元（但是與同條件的交流相比卻要節(jié)省能損費用1/3）盡量采用少分裂，大截面導線：目前5分裂與6分裂及以上之爭第66頁/共104頁線路電磁環(huán)境/線路優(yōu)化設計

改善輸電線路的電磁環(huán)境應與線路結構優(yōu)化綜合考慮

海拔高度1000米以下的導線選型參數(shù)

導線結構L

起暈場強g0(kV/cm)表面場強gmax(kV/cm)

電暈損失p(kW/km)

標稱電場Emax(kV/m)

無線電干擾DI(dB)

可聽噪聲AN(dB)6x63017.46621.518 8.40910.45444.82540.9006x50017.69223.90511.11710.15245.95742.4925x80017.28122.263 8.96310.24547.95942.177

5x63017.46624.40811.562 9.99149.05243.5794x100017.15024.15710.864 9.87452.24844.262

4x80017.28125.88913.440 9.69753.27545.331第67頁/共104頁換流站電磁環(huán)境問題無線電干擾可聽噪聲電場/磁場第68頁/共104頁換流站電磁干擾分析的目的對目標換流站中由換流閥工作時開關暫態(tài)過程造成的電磁環(huán)境和電磁干擾水平作定量研究得到換流站工作時產(chǎn)生的噪聲對站外和站內其他設備、系統(tǒng)、人員產(chǎn)生的干擾水平確定干擾是否超過特定標準的要求，是否會對特定敏感設備的運行造成影響根據(jù)定量研究結果，提出控制噪聲干擾、保證設備正常工作的方案電磁干擾分析在理論和工程上都有重要意義第69頁/共104頁換流站電磁干擾研究方法試驗測量理論分析掌握電磁干擾基本要素的性質和內容元件、設備和系統(tǒng)的理論建模仿真計算計算時域數(shù)據(jù)對應的頻域數(shù)據(jù)。應用Matlab軟件對測試得到的時域數(shù)據(jù)進行頻域分析，得到頻譜圖等頻域數(shù)據(jù)傳導干擾仿真計算。等效電路模型。可使用EMTDC/PSCAD進行仿真計算輻射干擾仿真計算。將輻射源和傳播路徑上的設備用導線和導體片單元表示，建立三維場域空間上的綜合模型，使用NEC和ANSYS、ANSOFT等軟件包第70頁/共104頁建模方法理論分析了解模型的基本特性，確定等價模型的基本構成（元件組成及連接關系）電氣測試測試元件的基本物理參數(shù)，如端口阻抗、額定參數(shù)、高頻參數(shù)等數(shù)值計算確定內部參數(shù)或一些測試難度較大的參數(shù)，也可以代替電氣測試獲取基本物理參數(shù)第71頁/共104頁換流站建模傳導干擾傳播建?？紤]相關元件的傳導和阻抗特性，建立等值電路模型輻射干擾傳播建模考慮元件的材料特性和幾何形狀金屬元件、傳播路徑中的金屬物體等第72頁/共104頁輻射發(fā)射計算建模輻射發(fā)射計算根據(jù)元件外形和材料特征建立等值計算模型，注入電壓電流激勵，計算空間輻射。第73頁/共104頁換流閥干擾噪聲頻譜第74頁/共104頁整流器時域波形第75頁/共104頁平波電抗器濾波前后的電壓波形第76頁/共104頁經(jīng)濾波后線路噪聲頻譜虛線為干擾限值第77頁/共104頁線路耦合噪聲頻譜綠色線為干擾限值第78頁/共104頁換流器出線端輻射噪聲頻譜第79頁/共104頁閥廳無線電噪聲干擾水平不同帶寬條件下的干擾水平第80頁/共104頁直流單極大地運行對交流系統(tǒng)影響2000年12月開始，大亞灣核電站現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)主變壓器不時出現(xiàn)噪聲異常及增大的情況通過了解得知，天廣直流正在調試當中，其它電廠、變電站也發(fā)現(xiàn)有主變噪聲增大的異常情況，因此，現(xiàn)場開始關注和監(jiān)測主變噪聲變化情況，并且與天廣調試負荷情況進行跟蹤和對比第81頁/共104頁1號主變噪聲平均值(dB)天廣直流調試期間的影響監(jiān)測記錄

1號主變噪聲平均值隨天—廣線直流負荷變化趨勢94.0運行限值90dB91.290.0

90.790.586.082.081.780.980.181.4 80.8 79.8

85.684.7 84.584.785.6 84.587.0 87.0 85.5ABC78.0110MW16:00120MW13:00470MW14:00500MW9:00

天—廣線直流負荷及測量時間510MW21:00900MW第82頁/共104頁三廣直流運行期間的影響監(jiān)測記錄04年2月初以來監(jiān)測到三廣直流輸電核電站主變受影響的情況，嶺澳主變中性點直流隨三廣負荷不同會監(jiān)測到24A,20A,15A和10A的水平，噪聲和振動相應增大。第83頁/共104頁2004年5月貴廣直流調試監(jiān)測記錄貴廣750MW單極金屬回線貴廣750MW單極大地回線

站名瀧洲站端州站春城站

直流（A）

0．03

0.1噪聲(dB)

76．2 74.2

74.5諧波電壓總畸變率 （%）

A相0.67 A相0.41

1.3直流（A）

3．87

34.5噪聲(dB)

83．2 77.9

93.9諧波電壓總畸變率 （%）

A相0.60 A相0.47

2.1西江站60.080.0北郊站71.0C相0.4880.9C相0.54嶺澳核電站2.4876.0－5.478.0第84頁/共104頁研究思路2003年底，南方電網(wǎng)技術研究中心與清華大學電機系合作，立項《HVDC系統(tǒng)地中電流對交流變壓器的影響及防范措施研究》經(jīng)過協(xié)商，確定以下研究思路：探索地中直流電流在系統(tǒng)的流散規(guī)律及其影響分析變壓器受影響的原因尋找解決問題的措施第85頁/共104頁理論模型場路結合的計算模型第86頁/共104頁3直流極引起的大面積地電位分布規(guī)律

表1、大地分層模型層數(shù)

1 2 4電阻率（Ω.m）

235 5900 140000 100厚度（m）

30 100 50000

∞第87頁/共104頁中性點直流電流導致變壓器的偏磁現(xiàn)象正常電壓勵磁狀態(tài)下的鐵心磁通密度Br，勵磁電流i0(Br)；由于鐵心勵磁特性的非線性，勵磁電流i0(Br)波形稍有畸變在交流過勵磁狀態(tài)下的鐵心磁通密度B，B＞Br，鐵心工作在非線性的區(qū)域，勵磁電流i0(B)波形的尖峰突出，但正負半波是對稱的第88頁/共104頁變壓器的偏磁原因變壓器流過直流電流，在鐵芯中有了直流磁通，它與交流磁通疊加，使磁通發(fā)生偏移，平均磁通向偏移方向增加，加重了正方向飽和，使正方向勵磁電流明顯增大，負方向勵磁電流明顯減小，勵磁電流正負半周明顯不對稱第89頁/共104頁變壓器受直流偏磁影響程度一般運行情況下10A變壓器運行良好，基本不會出現(xiàn)明顯故障10-50A:拉板接近或超過局部過熱標準，繞組溫升增大，漏磁引起的附加損耗迅速增大，導致油面溫升增大，變壓器有過熱現(xiàn)象，存在故障隱患50-100A:拉板嚴重過熱，夾件和油箱也陸續(xù)超過局部過熱標準，繞組以及油面溫升超過限定值，變壓器發(fā)生故障具體變壓器運行規(guī)律應當分別分析第90頁/共104頁應對措施研究直流電流的分布規(guī)律通過理論分析與現(xiàn)場測量，也是可以掌握的直流地中電流對于交流變壓器的影響，原因、途徑及其后果清楚因此防治措施的制定就有了客觀的依據(jù)第91頁/共104頁應對措施研究美國電科院：變壓器中性點接電容并聯(lián)裝置：該套裝置的基本實現(xiàn)思路是將電容、火花間隙和開關并聯(lián)后串接入變壓器中性點，達到阻隔大地直流回流的目的。研究重點為：設備要求及其參數(shù)確定第92頁/共104頁應對措施研究電科院：變壓器中性點接電容串聯(lián)裝置：電容、保護間隙和開關并聯(lián)后串接入變壓器中性點，達到阻隔大地直流回流的目的。

為避免產(chǎn)生鐵磁諧振或其它過電壓，電容 器應選取較小的容抗，通常建議為1Ω左 右。據(jù)此，可以推算出工頻下電容器的電 容數(shù)值應為3200μF左右第93頁/共10