CN102025144A - 降低地中直流对交流变电站影响的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种降低地中直流对交流变电站影响的方法，多个所述交流变电站皆位于高压直流输电系统单极大地回线运行时的影响范围内，所述方法包括以下步骤：获取所述高压直流输电系统造成的直流地电位分布图；利用现有的地质资料，建立所述地中直流的流通路径的三维模型；依据所获取的电位分布图和建立的地中直流的流通路径的三维模型，改变所述高压直流输电系统内的所述交流变电站的地中直流的流通路径的拓扑结构，本发明不但可以有效的降低交流变电站所处位置的地中直流，而且无需增加额外的直流抑制装置。

Description

降低地中直流对交流变电站影响的方法

技术领域

本发明涉及高压直流输电技术领域，特别涉及一种降低地中直流对交流变电站影响的方法。

背景技术

高压及特高压直流输电正常运行状态下直流线路工作于双极运行方式，直流电流通过两极的输电线构成回路。但在系统调试、检修或发生故障的情况下，高压直流输电会采用单极大地回线的运行方式。单极大地回线运行时地中电流场对电流流经范围环境会造成较大的影响。由于巨大的直流电流经直流接地极流入大地，因而会在较大范围内造成地电位变化，这种地电位的变化，对于受影响地区的交流系统可能造成影响。尤其对于中性点直接接地的交流系统，将会使处于不同直流电位的变电站经输电线路、变压器绕组构成直流回路，直流电流会经变压器中性点侵入变压器绕组，引起变压器的直流偏磁。变压器出现直流偏磁后会出现噪声增大，振动加剧等现象，还可能发生过热，并造成交流电网的谐波畸变增大。直流输电系统单极大地回线运行引发变压器偏磁现象的基本原理可以用图1示出，图1坐标系中的曲线表示地表电位，图中可以看出，A变电站到接地极的距离近于B变电站，自然A变电站的电位也就高于B变电站，图中纵坐标表示地表电位，横坐标表示变电站到接地极的距离，接地极的电流沿纵坐标方向。

直流系统单极大地运行时，地电位升高的现象导致变压器噪声增大威胁安全运行的事件，在我国电力系统中屡见报导。对于这种现象，国内各电力科研的相关机构和大专院校都投入大量的人力进行研究。

针对直流问题，国内外已经有不少厂家研发出了直流抑制装置，其主要作用原理为在变压器中性点串联抑制装置，减少或阻断回路中的直流成分，达到保护电气设备的目的。根据抑制装置的作用原理，可以将这些装置采用的方法划分为电阻法、反向注入法和电容隔直等三种方法。但这些装置都属于新型设备，运行经验不足，而且只能对某一处的设备进行保护，往往是治理了一处的问题又会引发新的问题。

实际上地中直流不仅仅会影响到接地极周围的变电站，由于超高压输电线路电阻较小，当在某站实施直流抑制后，流过其他变电站的直流电流会显著增大，严重时会对设备造成损害。所以使用直流抑制装置只能抑制某处的地中直流，而无法消除地中直流对整个交流电网的影响。

发明内容

为了解决上述提到的地中直流损害交流变电站的问题，本发明提供一种能够降低地中直流对交流变电站影响的方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种降低地中直流对交流变电站影响的方法，多个所述交流变电站皆位于高压直流输电系统单极大地回线运行时的影响范围内，所述方法包括以下步骤：获取所述高压直流输电系统造成的直流地电位分布图；利用现有的地质资料，建立所述地中直流的流通路径的三维模型；依据所获取的电位分布图和建立的地中直流的流通路径的三维模型，改变所述高压直流输电系统内的所述交流变电站的地中直流的流通路径的拓扑结构，具体方法为给所述交流变电站敷设分流地线、在交流变电站地网之间创建电气连接、改变电网分区运行方式或者延长直流电流的流通路径。

可选的，使用直流地电位检测装置进行测量以及使用公式进行计算，从而得到所述电位分布图，所述公式为：

其中

为电位，x为三维坐标，C为常数。

可选的，所述直流地电位检测装置包括变压器中性点电流监测模块和直流电压测量模块。

可选的，所述地质资料为地质中各个层面的直流电阻。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明在获取高压直流输电系统内的电位分布图和地中直流的流通路径的三维模型的基础上，采取改变地中直流的流通路径的拓扑结构的方法，不但有效的降低了交流变电站所处位置的地中直流，而且无需增加额外的直流抑制装置。

附图说明

图1为变压器直流偏磁现象的原理示意图；

图2为本发明降低地中直流对交流变电站影响的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

请参考图2，图2为本发明降低地中直流对交流变电站影响的方法的流程图，包括以下步骤：步骤11：获取所述高压直流输电系统造成的直流地电位分布图，交流变电站位于高压直流输电系统内；步骤12：利用现有的地质资料，建立所述地中直流的流通路径的三维模型；步骤13：依据所获取的电位分布图和建立的地中直流的流通路径的三维模型，改变所述高压直流输电系统内的所述交流变电站的地中直流的流通路径的拓扑结构，具体方法为给所述交流变电站敷设分流地线、在交流变电站地网之间创建电气连接、改变电网分区运行方式或者延长直流电流的流通路径。

使用直流地电位检测装置进行测量以及使用公式进行计算，从而得到所述电位分布图，所述公式为：

其中

为电位，x为三维坐标，C为常数。下面对所述方法以及公式进行进一步的详细说明。

首先，获取高压直流输电系统内电位分布图，获取电位分布图的方法为使用直流地电位检测装置来获取所述电位分布图，监测装置包括变压器中性点电流监测模块和直流电压测量模块，电流和电压测量的结果由直流地电位检测装置进行处理和存储，并采用无线方式发送到监控中心。这样的直流地电位检测装置可以分布于高压直流输电系统内任意的地理位置，监测装置测量到各监测点地表附近长度为L的两点间电压，这个电压值只是表征一个点的电压，并不能表征整个测量范围内的电位分布。本方法选取距离监测区域较远(通常可以选择为监测区域半径的3～5倍以上的距离)的位置作为电位0点，建立空间范围的地电位方程。

其中

为电位，x为三维坐标，E为电场。各监测装置测量的地表两点间电压可以计算出各监测位置的电场E(x)。对公式(1)进行积分，结果如式(2)所示。

将较远位置的坐标代入公式2中，可以解得C，进而求得电位分布

其次，在求得高压直流输电系统内电位分布图后，利用现有的地质资料，建立所述地中直流的流通路径的三维模型。对于某一个特定的地区来说，比如上海，其地质资料都是公开的，根据公开的地质资料中的地质中各个层面的直流电阻，构建单极大地回线运行时地中直流的流通路径在高压直流输电系统内各处的电流分布，即三位模型，这样的三维分布是建立在高压直流输电系统内各处的地质资料是已知公开的基础上的。

最后，依据所获取的电位分布图和建立的地中直流的流通路径的三维模型，改变所述高压直流输电系统内的所述交流变电站的地中直流的流通路径的拓扑结构，目的是使得交流变电站地下的直流尽可能的减小，从而保护交流变电站内的器件尤其是变压器，免受损坏。具体方法为给所述交流变电站敷设分流地线、在交流变电站地网之间创建电气连接、改变电网分区运行方式或者延长直流电流的流通路径。四种方法可以根据需要选择其中的一种或者多种进行实施，敷设分流地线的效果是分流，在交流变电站地网之间创建电气连接是为了产生等压的效果，而改变电网分区运行方式和延长直流电流的流通路径则是直接降低电流。

虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (4)

1.一种降低地中直流对交流变电站影响的方法，多个所述交流变电站皆位于高压直流输电系统单极大地回线运行时的影响范围内，其特征在于所述方法包括以下步骤：

获取所述高压直流输电系统造成的直流地电位分布图；

利用现有的地质资料，建立所述地中直流的流通路径的三维模型；

依据所获取的电位分布图和建立的地中直流的流通路径的三维模型，改变所述高压直流输电系统内的所述交流变电站的地中直流的流通路径的拓扑结构，具体方法为给所述交流变电站敷设分流地线、在交流变电站地网之间创建电气连接、改变电网分区运行方式或者延长直流电流的流通路径。

2.根据权利要求1所述的降低地中直流对交流变电站影响的方法，其特征在于使用直流地电位检测装置进行测量以及使用公式进行计算，从而得到所述电位分布图，所述公式为：其中

为电位，x为三维坐标，C为常数。

3.根据权利要求2所述的降低地中直流对交流变电站影响的方法，其特征在于所述直流地电位检测装置包括变压器中性点电流监测模块和直流电压测量模块。

4.根据权利要求1所述的降低地中直流对交流变电站影响的方法，其特征在于所述地质资料为地质中各个层面的直流电阻。

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