專利名稱：：一種消除直流工程接地極電流對交流系統(tǒng)影響的試驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種消除直流工程接地極電流對交流系統(tǒng)影響的試驗方法，屬于高壓直流輸電(HVDC)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：一般而言，高壓直流輸電系統(tǒng)有三種運行方式，雙極運行方式、單極大地回線運行方式和單極金屬回線運行方式。當直流輸電系統(tǒng)單極大地回線運行時，輸電系統(tǒng)換流站的接地極附近有直流電位，該電位由注入電流的大小和該處的土壤電阻率決定。當直流系統(tǒng)采用大地返回方式運行時，注入電流就是直流輸送電流，而土壤電阻率越高，電位也越高，影響范圍也就越廣。直流接地極的高電位也作用在交流變電站的接地點上，在中性點接地的變壓器中流過直流電流，相當于分流了部分直流輸送電流，這部分直流電流通過交流變壓器中性點注入變壓器后，在交流變壓器中形成直流偏磁。影響了交流變壓器和系統(tǒng)的正常運行，對系統(tǒng)的影響如下1.直流偏磁對交流變壓器的影響變壓器流過直流電流，在鐵心中有了直流磁通，它與交流磁通疊加，使磁通發(fā)生偏移，如圖1所示。平均磁通向偏移方向(圖中為正向)增加，加重了正方向的飽和，使正方向勵磁電流明顯增大，負方向勵磁電流減小，勵磁電流正負半周明顯不對稱。2.在系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波，威脅設(shè)備正常工作正負半波對稱的周期性勵磁電流中只含奇次諧波。由于直流偏磁的作用，使單方向極度飽和的變壓器勵磁電流中出現(xiàn)了偶次諧波。此時，變壓器成了交流系統(tǒng)中的諧波源。諧波流入系統(tǒng)的后果是1)濾波器過載；2)無功功率損耗增加；3)單相重合閘過程中潛供電流增加；4)斷路器恢復(fù)電壓增高。3.變壓器振動和噪聲增加變壓器偏磁飽和的另一后果是引起噪聲和振動。目前國內(nèi)外抑制流入變壓器中性點直流電流的方法有多種，主要是1)在變壓器中性點裝設(shè)電阻，限制直流電流的大小；2)在輸電線上裝設(shè)串聯(lián)電容補償，阻斷直流的通路；3)在變壓器中性點注入與流入中性點的直流電流大小相等方向相反的電流。4)在變壓器中性點裝設(shè)電容，阻斷直流電流。本發(fā)明的方法就是在直流輸電工程系統(tǒng)調(diào)試過程中，為了解決直流系統(tǒng)單極大地回線運行方式下大負荷或額定負荷運行，以及單極運行金屬接線方式與大地回線接線方式相互轉(zhuǎn)換試驗。本發(fā)明不同于其它方法之處在于第一次利用與本地區(qū)相近的直流雙極不平衡運行方式來產(chǎn)生反向接地極入地電流，補償本直流單極大地運行方式接地極入地電流對交流系統(tǒng)主變壓器運行的影響，并成功地應(yīng)用于直流工程系統(tǒng)調(diào)試試驗，解決了直流輸電工程建設(shè)中遇到的技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容由于在大容量直流工程單極大地回線大負荷運行時，其接地極電流會影響到附近交流系統(tǒng)變電站變壓器的正常運行，因此，本發(fā)明人為了克服這一運行方式帶來的負面影響，在直流工程系統(tǒng)調(diào)試過程中，順利完成直流單極大功率下金屬/大地回線轉(zhuǎn)換等試驗項目，利用另外一直流工程雙極不平衡運行方式來產(chǎn)生反向接地極入地電流，補償本直流單極大地運行方式接地極入地電流對交流系統(tǒng)運行的影響，由此完成了本發(fā)明。此方法在直流輸電工程接地極對交流系統(tǒng)影響這一復(fù)雜技術(shù)問題的試驗研究方面具有獨創(chuàng)性，得到的試驗結(jié)果和測試數(shù)據(jù)可作為編制電網(wǎng)調(diào)度運行方式的重要依據(jù)。使用該方法圓滿完成了直流系統(tǒng)單極大地回線下的大功率試驗，包括單極直流輸送額定功率水平下的大地/金屬回線轉(zhuǎn)換試驗。在直流輸電工程接地極對交流系統(tǒng)影響這一復(fù)雜技術(shù)問題的試驗研究方面具有獨創(chuàng)性。本發(fā)明的消除高壓直流輸電工程接地極電流對交流系統(tǒng)影響的方法，其特征在于利用另一直流雙極不平衡運行，來產(chǎn)生反向接地極入地電流，補償本直流單極大地運行方式接地極入地電流對交流系統(tǒng)運行的影響，其包括以下步驟1、試驗前，非被試直流系統(tǒng)直流負荷水平雙極平衡運行，輸送功率保持在大約一半額定輸送功率水平，選擇被試直流工程換流站附近的變電站主變中性點電流進行測量，并將該交流變壓器投入運行；2、被試直流輸電工程單極大地回線運行方式下解鎖，以較慢的直流電流變化率上升電流，電流每上升200A，停留十分鐘，在被試直流系統(tǒng)每級穩(wěn)定電流水平下，對交流變電站主變運行進行各項測量工作，包括變壓器噪聲和中性點電流直流分量的測量；3、在交流變壓器主變中性點電流達到規(guī)定的4小時運行電流值的一半時，停止被試直流系統(tǒng)單極電流上升，將非被試直流系統(tǒng)的一極轉(zhuǎn)為電流控制，此極與被試直流系統(tǒng)接地極入地電流極性相反，增大該極的直流電流，另一極采用功率控制，保持非被試極直流系統(tǒng)雙極輸送功率不變，保持此方式一段時間后，再降低非被試直流系統(tǒng)升電流的極電流，使直流系統(tǒng)回到雙極平衡運行，期間檢測交流變電站主變中性點直流電流；4、繼續(xù)以一定速率上升被試直流系統(tǒng)單極運行電流，直至額定運行電流的一半值。對交流變電站主變中性點直流保持監(jiān)測，當中性點直流達到規(guī)定的4小時運行電流水平時，停止被試直流系統(tǒng)單極電流上升。5、將被試直流系統(tǒng)單極由單極大地回線轉(zhuǎn)換到單極金屬回線后，再由單極金屬回線方式轉(zhuǎn)回到單極大地回線運行；6、將非被試直流系統(tǒng)另一極停運，此時非被試直流系統(tǒng)運行極與被試直流系統(tǒng)接地極入地電流極性相反，該極為單極大地回線方式運行，測量觀察交流變電站主變中性點直流電流變化；7、確認主變中性點直流電流大幅度下降甚至改變極性后，繼續(xù)上升被試直流系統(tǒng)運行極的電流直至額定電流值，此時應(yīng)對交流變壓器主變中性點直流電流保持監(jiān)測，當中性點直流電流達到規(guī)定的4小時運行電流水平時，提前停止被試直流系統(tǒng)運行極的電流上升，保持被試直流系統(tǒng)運行在該輸送功率水平4小時，期間被試直流系統(tǒng)運行極進行各項調(diào)試的測試項目，如果此時被試直流系統(tǒng)運行極的直流電流未達到額定電流，則先執(zhí)行步驟8，否則直接執(zhí)行步驟9和步驟10;8、繼續(xù)以同樣的電流上升速率上升被試直流系統(tǒng)運行極的直流電流直至額定電流，繼續(xù)監(jiān)測交流變電站主變中性點電流值，當中性點直流達到規(guī)定的1小時運行電流水平時，停止被試直流系統(tǒng)極的直流電流上升；9、將被試直流系統(tǒng)運行極由單極大地回線轉(zhuǎn)換到單極金屬回線，同時降低非被試直流系統(tǒng)運行極的直流電流，以保持交流變電站主變中性點電流不超過1小時運行電流水平；10、將被試直流系統(tǒng)運行極由單極金屬回線轉(zhuǎn)換回到單極大地回線，同時提高非被試直流系統(tǒng)運行極的直流電流，以保持交流變電站主變中性點電流不超過1小時運行電流水平；11、被試直流系統(tǒng)運行極以同樣的電流變化速率降低運行極的電流，保持對交流變電站主變中性點電流的監(jiān)測，當中性點電流反向達到4小時運行電流水平時，將非被試直流系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成雙極平衡運行方式，被試直流系統(tǒng)繼續(xù)降低運行極的電流至大約四分之一的額定電流水平。參看以下附圖，在下文的非限制性的示范性實施例中，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢將是顯而易見的，附圖是圖1是直流磁通引起變壓器飽和勵磁電流；圖2是三峽至廣東直流輸電工程雙極接線圖3為廣西天生橋至廣州直流輸電工程雙極接線圖。具體實施例方式參見圖2，VI和V2分別為極I和極II閥組，Ll和L2分別為極I和極II的平波電抗器，NBS為直流中性母線開關(guān)，MRTB為大地轉(zhuǎn)金屬回線開關(guān)，GRTB為金屬轉(zhuǎn)大地回線開關(guān)，Qll和Q21分別為極I和極II極母線刀閘，Q12和Q22分別為極II和極I金屬回線母線刀閘，NBGS為換流站內(nèi)高速接地開關(guān)。P0LE1和POLE2分別表示極I和極II，其中極I的額定電壓為500kV，極II的額定電壓為-500kV。參見圖3，VI禾卩V2分別為極I和極II閥組，Ll和L2分別為極I和極II的平波電抗器，LVHSS1為極I直流中性母線開關(guān)，LVHSS2為極II直流中性母線開關(guān)，MRTB為大地轉(zhuǎn)金屬回線開關(guān)，GRTS為金屬轉(zhuǎn)大地回線開關(guān)，HVD1和HVD2分別為極I和極II極母線刀閘，DCLD1和DCLD2分別為極I和極II直流線路刀閘，MRTD1和MRTD2分別為極II和極I金屬回線母線刀閘。P0LE1和POLE2分別表示極I和極II，其中極I的額定電壓為-500kV，極II的額定電壓為500kV。實施例l:三廣直流極I單極大地回線大負荷試驗在三峽至廣東直流輸電工程系統(tǒng)調(diào)試過程中，根據(jù)系統(tǒng)調(diào)試計劃的安排，進行極I單極大地回線下的大負荷試驗?？紤]到單極大地回線運行方式下接地極入地電流對受端附近交流變壓器運行的影響，特別是對大亞灣核電站和嶺澳核電站主變壓器運行的影響，決定利用天廣直流雙極不平衡方式運行以補償三廣直流單極大地運行方式接地極入地電流對核電主變運行的影響的措施。制定具體的試驗方案如下1、試驗前，天廣直流按南方總調(diào)安排負荷水平雙極平衡運行，輸送功率建議為900MW;嶺澳核電站兩臺主變投入運行；2、三廣直流極I單極大地回線下解鎖，以50A/min的電流變化率升電流，電流每上升200A，停留十分鐘。在三廣直流每級穩(wěn)定電流水平下，大亞灣和嶺澳核電站主變運行檢測組實施各項測量工作，包括變壓器噪聲和中性點電流直流分量的測量；3、在嶺澳主變中性點電流達到8A后，停止三廣直流極I電流上升。將天廣直流極I轉(zhuǎn)為電流控制，增大天廣直流極I電流400A，極II采用功率控制，保持天廣直流雙極輸送功率不變。保持此方式20分鐘后再降低天廣極II電流400A回到雙極平衡運行。期間大亞灣和嶺澳核電站主變運行檢測組保持對中性點直流電流的監(jiān)測，觀察三廣和天廣直流不同極性的接地極入地電流確有相互抵消作用；4、繼續(xù)以50A/min的電流變化率升三廣直流極II運行電流，直至1500A。對大亞灣和嶺澳主變中性點直流保持監(jiān)測，當中性點直流達到16A時，停止三廣直流電流上升；5、將三廣直流極I由單極大地回線轉(zhuǎn)換到單極金屬回線，成功后，再由單極金屬回線方式轉(zhuǎn)回到單極大地回線運行；6、將天廣直流極II停運，此時極I為單極大地回線方式運行，觀察嶺澳主變中性點直流電流變化；7、確認嶺澳主變中性點直流電流大幅度下降甚至改變極性后，繼續(xù)以50A/min的電流變化率升三廣直流極I運行電流直至額定電流，此時應(yīng)對嶺澳主變中性點直流電流保持監(jiān)測，當中性點直流電流達到16A時，提前停止三廣直流電流上升。保持三廣直流運行在該輸送水平4小時，期間進行三廣極I各項調(diào)試的測試項目。如果此時三廣直流電流未達到額定電流，則先執(zhí)行第8條，否則直接執(zhí)行第9和第10條；8、續(xù)以50A/min的電流變化率升三廣直流極I運行電流直至額定電流，對嶺澳主變中性點直流保持監(jiān)測，當中性點直流達到19.5A時，停止三廣直流電流上升；9、將三廣直流極I由單極大地回線轉(zhuǎn)換到單極金屬回線，同時降低天廣直流極I輸送功率以保持嶺澳主變中性點電流不超過19.5A;10、將三廣直流極I由單極金屬回線轉(zhuǎn)換回到單極大地回線，同時提高天廣直流極I輸送功率以保持嶺澳主變中性點電流不超過19.5A;11、三廣直流以50A/min的電流變化率降低極I運行電流，保持對嶺澳主變中性點電流的觀測，當中性點電流反向達到16A時，將天廣轉(zhuǎn)換成雙極平衡運行方式。三廣直流繼續(xù)降低極I電流至680A。三峽至廣東(三廣)直流輸電工程系統(tǒng)調(diào)試極I大地回線額定負荷試驗過程中，出現(xiàn)了直流接地極電流影響交流變壓器正常運行的問題。受影響最大的是廣東核電公司所屬的嶺澳核電站和大亞灣核電站的主變壓器(即主變)。經(jīng)過對天生橋至廣東(天廣)和三峽至廣東直流工程運行記錄和接地極電流流入交流系統(tǒng)測量記錄的初步分析，當天廣或三廣直流系統(tǒng)采用大地返回方式運行時，估計約有5%左右的直流電流流入交流系統(tǒng)。上述2電站的變壓器流過電流在4%以內(nèi)。表1為天廣直流輸電系統(tǒng)采用雙極平衡運行方式，三廣直流系統(tǒng)采用單極正極性大地回線運行方式時在嶺澳和大亞灣核電站主變中性點測量的直流電流量。表2利用天廣直流系統(tǒng)雙極不平衡運行方式以補償流過嶺澳主變中性點直流電流時，三廣直流極I大地回線方式嶺澳主變中性點直流電流測量值。表l三廣直流極I(正極性)大地回線運行方式時各主變中性點直流電流天廣直流運行方式三廣直流極I(正極性)大地回線輸送功率(麗)嶺澳井1主變中性點直流電流(A)嶺澳弁2主變中性點直流電流(A)大亞灣弁1主變中性點直流電流(A)大亞灣井2主變中性點直流電流(A)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2天廣直流補償時三廣直流極I大地回線方式嶺澳主變中性點直流電流<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>使用本發(fā)明的方法是按照保證三廣直流極1大地回線方式下大負荷試驗期間嶺澳主變中性點直流電流16A不超過4小時和大于16A、小于20A不超過1小時的原則。利用天廣直流雙極不平衡運行方式來產(chǎn)生反向接地極入地電流，補償三廣直流單極大地運行方式接地極入地電流對嶺澳核電等主變壓器運行的影響。權(quán)利要求id="icf0001"file="A2008101162220002C1.tif"wi="2"he="5"top="29"left="25"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>一種消除高壓直流輸電工程接地極電流對交流系統(tǒng)影響的試驗方法，其特征在于利用另一直流雙極不平衡運行，來產(chǎn)生反向接地極入地電流，補償本直流單極大地運行方式接地極入地電流對交流系統(tǒng)運行的影響，其包括以下步驟1、試驗前，非被試直流系統(tǒng)直流負荷水平雙極平衡運行，輸送功率保持在大約一半額定輸送功率水平，選擇被試直流工程換流站附近的變電站主變中性點電流進行測量，并將該交流變壓器投入運行；2、被試直流輸電工程單極大地回線運行方式下解鎖，以較慢的直流電流變化率上升電流，電流每上升200A，停留十分鐘，在被試直流系統(tǒng)每級穩(wěn)定電流水平下，對交流變電站主變運行進行各項測量工作，包括變壓器噪聲和中性點電流直流分量的測量；3、在交流變壓器主變中性點電流達到規(guī)定的4小時運行電流值的一半時，停止被試直流系統(tǒng)單極電流上升，將非被試直流系統(tǒng)的一極轉(zhuǎn)為電流控制，此極與被試直流系統(tǒng)接地極入地電流極性相反，增大該極的直流電流，另一極采用功率控制，保持非被試極直流系統(tǒng)雙極輸送功率不變，保持此方式一段時間后，再降低非被試直流系統(tǒng)升電流的極電流，使直流系統(tǒng)回到雙極平衡運行，期間檢測交流變電站主變中性點直流電流；4、繼續(xù)以一定速率上升被試直流系統(tǒng)單極運行電流，直至額定運行電流的一半值。對交流變電站主變中性點直流保持監(jiān)測，當中性點直流達到規(guī)定的4小時運行電流水平時，停止被試直流系統(tǒng)單極電流上升。5、將被試直流系統(tǒng)單極由單極大地回線轉(zhuǎn)換到單極金屬回線后，再由單極金屬回線方式轉(zhuǎn)回到單極大地回線運行；6、將非被試直流系統(tǒng)另一極停運，此時非被試直流系統(tǒng)運行極與被試直流系統(tǒng)接地極入地電流極性相反，該極為單極大地回線方式運行，測量觀察交流變電站主變中性點直流電流變化；7、確認主變中性點直流電流大幅度下降甚至改變極性后，繼續(xù)上升被試直流系統(tǒng)運行極的電流直至額定電流值，此時應(yīng)對交流變壓器主變中性點直流電流保持監(jiān)測，當中性點直流電流達到規(guī)定的4小時運行電流水平時，提前停止被試直流系統(tǒng)運行極的電流上升，保持被試直流系統(tǒng)運行在該輸送功率水平4小時，期間被試直流系統(tǒng)運行極進行各項調(diào)試的測試項目，如果此時被試直流系統(tǒng)運行極的直流電流未達到額定電流，則先執(zhí)行步驟8，否則直接執(zhí)行步驟9和步驟10；8、繼續(xù)以同樣的電流上升速率上升被試直流系統(tǒng)運行極的直流電流直至額定電流，繼續(xù)監(jiān)測交流變電站主變中性點電流值，當中性點直流達到規(guī)定的1小時運行電流水平時，停止被試直流系統(tǒng)極的直流電流上升；9、將被試直流系統(tǒng)運行極由單極大地回線轉(zhuǎn)換到單極金屬回線，同時降低非被試直流系統(tǒng)運行極的直流電流，以保持交流變電站主變中性點電流不超過1小時運行電流水平；10、將被試直流系統(tǒng)運行極由單極金屬回線轉(zhuǎn)換回到單極大地回線，同時提高非被試直流系統(tǒng)運行極的直流電流，以保持交流變電站主變中性點電流不超過1小時運行電流水平；11、被試直流系統(tǒng)運行極以同樣的電流變化速率降低運行極的電流，保持對交流變電站主變中性點電流的監(jiān)測，當中性點電流反向達到4小時運行電流水平時，將非被試直流系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成雙極平衡運行方式，被試直流系統(tǒng)繼續(xù)降低運行極的電流至大約四分之一的額定電流水平。1、試驗前，非被試直流系統(tǒng)直流負荷水平雙極平衡運行，輸送功率保持在大約一半額定輸送功率水平，選擇被試直流工程換流站附近的變電站主變中性點電流進行測量，并將該交流變壓器投入運行；2、被試直流輸電工程單極大地回線運行方式下解鎖，以較慢的直流電流變化率上升電流，電流每上升200A，停留十分鐘，在被試直流系統(tǒng)每級穩(wěn)定電流水平下，對交流變電站主變運行進行各項測量工作，包括變壓器噪聲和中性點電流直流分量的測量；3、在交流變壓器主變中性點電流達到規(guī)定的4小時運行電流值的一半時，停止被試直流系統(tǒng)單極電流上升，將非被試直流系統(tǒng)的一極轉(zhuǎn)為電流控制，此極與被試直流系統(tǒng)接地極入地電流極性相反，增大該極的直流電流，另一極采用功率控制，保持非被試極直流系統(tǒng)雙極輸送功率不變，保持此方式一段時間后，再降低非被試直流系統(tǒng)升電流的極電流，使直流系統(tǒng)回到雙極平衡運行，期間檢測交流變電站主變中性點直流電流；4、繼續(xù)以一定速率上升被試直流系統(tǒng)單極運行電流，直至額定運行電流的一半值。對交流變電站主變中性點直流保持監(jiān)測，當中性點直流達到規(guī)定的4小時運行電流水平時，停止被試直流系統(tǒng)單極電流上升。5、將被試直流系統(tǒng)單極由單極大地回線轉(zhuǎn)換到單極金屬回線后，再由單極金屬回線方式轉(zhuǎn)回到單極大地回線運行；6、將非被試直流系統(tǒng)另一極停運，此時非被試直流系統(tǒng)運行極與被試直流系統(tǒng)接地極入地電流極性相反，該極為單極大地回線方式運行，測量觀察交流變電站主變中性點直流電流變化；7、確認主變中性點直流電流大幅度下降甚至改變極性后，繼續(xù)上升被試直流系統(tǒng)運行極的電流直至額定電流值，此時應(yīng)對交流變壓器主變中性點直流電流保持監(jiān)測，當中性點直流電流達到規(guī)定的4小時運行電流水平時，提前停止被試直流系統(tǒng)運行極的電流上升，保持被試直流系統(tǒng)運行在該輸送功率水平4小時，期間被試直流系統(tǒng)運行極進行各項調(diào)試的測試項目，如果此時被試直流系統(tǒng)運行極的直流電流未達到額定電流，則先執(zhí)行步驟8，否則直接執(zhí)行步驟9和步驟10;8、繼續(xù)以同樣的電流上升速率上升被試直流系統(tǒng)運行極的直流電流直至額定電流，繼續(xù)監(jiān)測交流變電站主變中性點電流值，當中性點直流達到規(guī)定的1小時運行電流水平時，停止被試直流系統(tǒng)極的直流電流上升；9、將被試直流系統(tǒng)運行極由單極大地回線轉(zhuǎn)換到單極金屬回線，同時降低非被試直流系統(tǒng)運行極的直流電流，以保持交流變電站主變中性點電流不超過1小時運行電流水平；10、將被試直流系統(tǒng)運行極由單極金屬回線轉(zhuǎn)換回到單極大地回線，同時提高非被試直流系統(tǒng)運行極的直流電流，以保持交流變電站主變中性點電流不超過1小時運行電流水平；11、被試直流系統(tǒng)運行極以同樣的電流變化速率降低運行極的電流，保持對交流變電站主變中性點電流的監(jiān)測，當中性點電流反向達到4小時運行電流水平時，將非被試直流系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成雙極平衡運行方式，被試直流系統(tǒng)繼續(xù)降低運行極的電流至大約四分之一的額定電流水平。全文摘要本發(fā)明涉及一種消除直流工程接地極電流對交流系統(tǒng)影響的方法，該方法利用另外一直流工程雙極不平衡運行方式來產(chǎn)生反向接地極入地電流，補償本直流單極大地運行方式接地極入地電流對交流系統(tǒng)運行的影響。此方法在直流輸電工程接地極對交流系統(tǒng)影響這一復(fù)雜技術(shù)問題的試驗研究方面具有獨創(chuàng)性，得到的試驗結(jié)果和測試數(shù)據(jù)可作為編制電網(wǎng)調(diào)度運行方式的重要依據(jù)。文檔編號G01R31/00GK101334438SQ20081011622公開日2008年12月31日申請日期2008年7月7日優(yōu)先權(quán)日2008年7月7日發(fā)明者軍余,劉澤洪,印永華,曾南超,朱藝穎,楊萬開,王明新,蔣衛(wèi)平申請人:中國電力科學(xué)研究院