(江蘇省電力公司，江蘇 南京 210036)
自2002年12月至2004年4月，三峽500 kV直流輸電(湖北龍泉-江蘇政平)開始單極對地的調(diào)試和試運(yùn)行以來，常州武南兩組500 kV主變壓器均出現(xiàn)噪聲大幅度上升(上升20 dB)和政平換流站濾波器切換試驗(yàn)造成武南變電所故障錄波器多次啟動等問題。為此從直流對變壓器、電網(wǎng)諧波、繼電保護(hù)裝置和變電所接地網(wǎng)腐蝕影響，以及限制變壓器直流偏磁的措施等方面進(jìn)行了試驗(yàn)研究。現(xiàn)在試驗(yàn)研究已結(jié)束，有關(guān)成果對于順利接受三峽來電并確保江蘇電網(wǎng)和常州武南變電所的安全運(yùn)行有重要意義。
(1) 2003年4月至5月，結(jié)合三峽龍政直流輸電系統(tǒng)的大負(fù)荷試驗(yàn)，分別在500 kV武南和220 kV常州鬲湖等10多個變電站以及利港和諫壁電廠對主變壓器的中性點(diǎn)電流、噪聲和諧波等參數(shù)進(jìn)行了測試。在直流輸電1 540 MW，地中電流3 320 A的大方式下，500 kV武南變影響最大，500 kV主變壓器的中性點(diǎn)直流電流最大為10.4 A，噪聲最高達(dá)91.4 dB。
(2) 由于變壓器中性點(diǎn)的直流電流，形成變壓器的直流偏磁，變壓器勵磁電流急劇增加，引起磁回路發(fā)生過熱和噪聲及振動增大。武南主變壓器在直流偏磁電流為4.27 A時，鐵心拉板溫升為20℃，不會給變壓器帶來實(shí)質(zhì)危害。
(3) 變壓器100%額定負(fù)荷和最大直流偏磁(4.27 A)下，變壓器最高繞組熱點(diǎn)溫升為80.5 K，超過允許值(78 K)2.5 K，同樣不會給變壓器絕緣的壽命帶來實(shí)質(zhì)性的影響。
(4) 在直流偏磁作用下，武南主變壓器噪聲大幅度上升，最大的測點(diǎn)，噪聲上升21.1 dB。在直流偏磁下的變壓器噪聲超過了變壓器的噪聲合同值(85 dB)，其對應(yīng)的振動加劇。直流偏磁引起的高振動帶來的問題，遠(yuǎn)比溫升和噪聲問題嚴(yán)重，可能引起變壓器內(nèi)有關(guān)部件的松動，進(jìn)而威脅變壓器的安全運(yùn)行。其中一相變壓器在持續(xù)14天的直流偏磁運(yùn)行后，油中出現(xiàn)微量乙炔，應(yīng)縮短油色譜的檢測周期。
(5) 直流偏磁下，變壓器噪聲的頻譜也具有特點(diǎn)，出現(xiàn)明顯的奇次波噪聲。頻譜出現(xiàn)明顯的奇次波噪聲，是變壓器受到直流偏磁的重要特征之一。
(6) 直流偏磁對各種類型變壓器的影響不同，主要以變壓器鐵心型式而異。變壓器中性點(diǎn)的直流電流對各相繞組是均勻分配的，凡是零序磁通能流經(jīng)鐵心回路的變壓器型式，受直流偏磁的影響都比較大。
(7) 直流輸電單極對地運(yùn)行和直流換流站切換濾波器時，引起電網(wǎng)諧波大幅度上升，以后者更顯著。
(8) 將直流換流站濾波器切換時的波形進(jìn)行回放，以該電流、電壓波形數(shù)據(jù)文件通過OMICRON試驗(yàn)裝置還原為模擬量信號注入到ABB公司的REL561和GE公司的ALPS線路保護(hù)裝置，未導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動。
(9) 三相故障時，疊加了諧波，保護(hù)范圍將擴(kuò)大約8.5%，但保護(hù)裝置的動作行為仍正確。這個問題若在保護(hù)整定時加以注意，應(yīng)不會造成系統(tǒng)內(nèi)保護(hù)的不正確動作。
(10) 三峽直流輸電單極對地運(yùn)行時，地中直流電流加速地網(wǎng)的腐蝕。經(jīng)實(shí)測和計算，武南變電所地網(wǎng)邊緣接地體的電流密度比其他部位的最小電流密度高約一倍，差別不大。按照武南變電所平均每年1個月的地中電流為40 A計算，50年中的腐蝕量約1 500 kg，僅為地網(wǎng)接地體總量的3%，腐蝕不嚴(yán)重，可以接受。
(11) 在主變壓器中性線上，安裝中性點(diǎn)直流監(jiān)測設(shè)備，通過監(jiān)視變電所主變中性點(diǎn)直流電流的情況，監(jiān)測到直流輸電、太陽磁暴等因素對主變中性點(diǎn)直流電流的影響情況，以便采取相應(yīng)的措施。該裝置主要采用穿心式霍爾電流互感器安裝在主變壓器中性線，適于電網(wǎng)和用戶對高壓變壓器中性點(diǎn)直流電流進(jìn)行監(jiān)測。
(12) 從原理上，限流的可能方案為中性點(diǎn)注入反向直流電流、中性點(diǎn)串限流電阻、中性點(diǎn)串電容器和改變系統(tǒng)的直流電流分布等措施。其中變壓器中性點(diǎn)注入反向直流電流的方法，經(jīng)現(xiàn)場4.3 A的實(shí)際抵消試驗(yàn)，表明該方法原理正確，效果明顯，實(shí)施簡單安全。
