（广东惠州天然气发电有限公司 广东惠州 516000）
摘要：变压器发生直流偏磁，会导致变压器噪声振动增大，增加变压器的无功损耗和温升，威胁发电厂和电网的安全运行。本文排查确定了惠州某电厂#1主变压器发生直流偏磁的原因，且对比了各种隔直方法的优缺点，为该厂选取了合适的隔直方案，解决了该厂#1主变的直流偏磁问题。
关键词：主变压器；直流偏磁；隔直
1、引言
电力系统根据发生单相接地故障时接地电流的大小，分为大电流接地方式和小电流接地方式两大类，其中大电流接地方式系统的变压器中性点是直接接地或者经小电阻接地，我国规定110KV及以上电压等级的系统采用中心点直接接地方式。近年来，随着电网高压直流输电的大力发展，以及电气轨道交通的大力建设，电力系统越来越多中性点直接接地的变压器受到直流偏磁的影响。惠州某电厂三台机组配有三台220KV三相双绕组变压器，型号为SFP-480000/220，额定容量为480MVA，三台主变中性点接地方式为#1主变直接接地，#2、#3主变中性点不接地，自2013年以来，#1主变频繁发生直流偏磁现象。
2、该厂#1主变直流偏磁现象
2011年11月，惠州某电厂#1主变压器正常运行中，运行人员发现#1主变噪声和振动比#2、#3主变大，查看#1主变电压和电流等参数没有发现异常，怀疑流经#1主变中性点处的直流电流分量较大，实际测得流过#1主变中性点的直流电流为51A。报告中调后，得知500KV江城直流（三峡-博罗）输电线路单极运行，造成惠州片区的部分变压器中性点直流分量超标，发生直流偏磁现象，运行人员被迫降低机组负荷运行。随后几年，该电厂#1主变频繁发生直流偏磁现象，原因都是因为江城直流（三峡-博罗）输电线路单极运行。
3、该厂#1主变直流偏磁的产生原因
变压器正常运行时，绕组中只有交流电，当绕组中流过直流电流时，变压器铁心会发生偏磁，磁通发生变化，使原来磁化曲线工作区的一部分移至铁心磁饱和区，使得励磁电流变成尖顶波，最终导致变压器噪音和振动增大，这就是直流偏磁现象。通过调查分析，该厂#1主变发生直流偏磁原因主要有以下两个：
（1）高压直流输电系统的单极运行。由于近几年高压直流输电的大力建设，现在电网是直流输电线路与交流输电线路并行运行的。当直流输电系统发生故障或者检修时，会以单极-大地方式运行，大地作为电流回路的其中一极，流过数千安培的电流，造成换流站周围一定区域中会产生地表直流电流，该电流会通过换流站附近的中性点直接接地的变压器绕组，导致其发生直流偏磁现象。而该厂刚好位于江城直流（三峡-博罗）输电线换流站附近，每次该输电线发生单极运行时，都会导致该厂#1主变中性点直流电流偏大[1]。
（2）附近城市轨道交通的单极运行。现代轨道交通大都采用直流电驱动，为了节约成本，其采用大地作为其中的一极，类似直流输电的单极运行，会对轨道线路附近的中性点直接接地变压器造成直流偏磁。该厂刚好位于厦深高铁惠州站附近，因此会受到一定影响，但其影响较小。
4、解决方案
当变压器发生直流偏磁时，铁心磁通会接近饱和，导致变压器产生大量谐波、无功损耗增加、发热加剧、噪声和振动增大，严重会导致继电保护系统故障，对电网和电厂的安全运行构成了巨大威胁。为了彻底解决该问题，各个电厂和变电厂都采用了在主变中性点加装隔直装置，以限制通过中性点流入变压器绕组的地表直流，隔直装置主要有以下几类：
（1）中性点串接小电阻。通过在变压器中性点和接地网之间串入一个小电阻，可以明显减小中性点流入的直流电流，降低直流偏磁的现象，具有结构简单，造价低的优点。但是由于该方法不能完全隔离变压器中性点的直流电流，适应性较差，且会对变压器继电保护造成一定影响，所以该方法极少使用。
（2）反向注入法。反向注入法是在主变中性点处加装一个反向有缘装置，给变压器中性点注入反向直流电流，从而抵消大地流入变压器中性点的直流电流，抑制直流偏磁。该方法可靠性高，对变压器的继电保护也没有影响。但由于该方法不能完全消除流经主变中性点的电流，而且需要加装辅助接地电极，会造成二次污染，造价和运行成本也较高，因此很少使用[2]。
（3）中性点串电容。该方法将电容、火花间隙（或大功率晶闸管）和旁路开关并联后串入变压器中性点，如图1所示，正常运行时，旁路开关合上，变压器中性点直接接地，当装置检测到主变中心点直流电流过大时，旁路开关断开，变压器中性点通过电容接地，利用电容通交流隔直流的特性，完全阻隔流经中性点的直流，消除变压器直流偏磁。该方法运行灵活，且隔直效果好，得到广泛应用。
图1.变压器中性点串电容隔直方案
5、结论
该厂通过查看资料，进行各种试验，确定了该厂#1主变频繁发生直流偏磁的原因，且通过对比各种隔直方案的优点和缺点，结合本厂实际，选取了最适合该厂的中性点串电容的隔直方案。2014年，该厂#1主变加装了广东电网公司科学研究院设计的DCBD-D-500型主变中性点隔直装置，运行几年来，该装置隔直效果良好，可靠性高，很好的解决了#1主变的直流偏磁问题。
参考文献：
[1]车传强，郭金刚.发电厂主变压器直流偏磁原因分析 内蒙古电力技术2015年03期
[2]刘连光，崔明德，孙中明，等.±800 kV 直流接地极对交流电网的影响范围［J］ 高电压技术2009年35期
作者简介：
张东平（1990—），男，广东茂名，大学本科，研究方向为发电厂继电保护
论文作者:张东平
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/6/25
标签：变压器论文; 电流论文; 发生论文; 绕组论文; 电厂论文; 惠州论文; 电网论文; 《电力设备》2018年第8期论文;