220kV布基站电容隔直装置概述及其运行操作指引

【摘 要】当以肇庆换流站为落点的直流输电系统单极大地方式运行时，在直流接地极附近就有直流电流从地中经直接接地的中性点流入交流变压器中。为了抑制该直流电流，220kV布基变电站#1、#2主变变高中性点上加装了肇庆电网首套电容隔直装置，该装置可以有效抑制和消除流入主变中性点的直流电流。该装置的停送电操作有别于常规设备的电气倒闸操作，故制定了运行操作指引。

【关键词】直流电流；变压器；电容隔直装置；运行操作指引

1.引言

肇庆换流站是西电东送直流超高压输电系统的落脚点，在换流站的接地极附近有直流电位，该电位由注入直流电流的大小和该处的土壤电阻率决定。当直流输电系统采用单极大地返回方式运行时，注入电流就是直流输送电流，而土壤电阻率越高，电位也越高，影响范围也就越广。直流接地极的高电位也作用在交流变电站的接地点上，使中性点接地的变压器中流过直流电流，从而引起变压器发生直流偏磁。随着单极大地返回方式直流输送功率的增加，某些流过较大直流分量的变压器可能会发生磁饱和，导致系统正常运行时这些变压器上将会出现振动加剧、噪声增大、局部过热等问题，既影响变压器本身的安全，也会影响电网的正常运行。

目前，变压器中性点直流电流的抑制措施以下三种：变压器中性点串联电阻接地、交流输电线串联电容和变压器中性点串联电容接地。220kV布基站安装的电容隔直装置采用的是变压器中性点串联电容接地的抑制措施，本文针对本站安装的电容隔直装置进行简单介绍，并制定了运行操作指引，供现场运行参考。

2.装置结构

电容隔直装置主要由电容器、机械旁路开关和一对反并联晶闸管并联而成，经过中性点隔直接地刀闸连接于变压器变高中性点和地之间，装置中还包括直流电流互感器、交流电流互感器，交流电压互感器、数字控制器远程监控计算机等重要部件。结构图如下所示。

3.装置功能

变压器中性点装设电容隔直装置后，在没有直流电流流经变压器中性点时，机械旁路开关为合上位置，当装置检测到流经变压器中性点的直流电流超过限值时，机械旁路开关转为断开位置，使电容器投入，起到阻隔直流电流的作用。在变压器高压侧发生不对称短路故障等情况下，变压器中性点会流过很大的电流，并产生幅值很高的暂态电压，一旦装置检测到流经变压器中性点的交流电流超过限值时，装置控制器即判断为交流电网发生不对称短路故障，反并联晶闸管对立即触发导通，同时机械旁路开关转为合上位置，保证变压器中性点可靠接地。在短路故障清除后，装置控制器返回到动作前状态，将电容器重新投入运行。

电容隔直装置能满足连续运行的设备要求，能满足主变中性点有效接地的系统运行方式要求，装置中的电容器对继电保护的影响很小，不会影响系统已投运继电保护的正确动作。

4.运行操作指引

电容隔直装置投入运行后的停送电操作有别于常规设备的电气倒闸操作，根据220kV电压等级电网的系统运行要求，电容隔直装置的操作也要保证至少一台主变的中性点直接接地。为了设备和电网的安全稳定运行，现以两台主变并列运行，#1主变中性点直接接地，#2主变中性点经间隙接地的运行方式为例制定以下操作指引：

4.1 装置接入系统时送电的操作步骤：先合上#1主变变高中性点221GZ隔直接地刀闸，再拉开#1主变变高中性点221000接地刀闸。

4.2 装置已接入系统运行，装置检修或其他原因需要退出系统时的操作步骤：先合上#1主变变高中性点221000接地刀闸，再拉开#1主变变高中性点221GZ隔直接地刀闸，然后再进行装置本身的操作以满足设备检修的要求。

4.3 装置已接入系统运行，主变中性点接地方式改变的操作步骤：先合上#2主变变高中性点222000接地刀闸，再合上#2主变变高中性点221GZ隔直接地刀闸，然后拉开#2主变变高中性点222000接地刀闸，最后拉开#1主变变高中性点221GZ隔直接地刀闸。

5.结束语

220kV布基变电站#1、#2主变变高中性点上加装的肇庆电网首套电容隔直装置具备了抑制和消除流入变压器中性点直流电流的功能，其现场使用的实际效果将在以后的正常运行过程中不断得到验证，电容隔直装置的停送电操作步骤为变电运行值班人员操作该设备提供指引。

参考文献：

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[2] 朱艺颖，蒋卫平，曾昭华，印永华. 抑制变压器中性点直流电流的措施研究. 中国电机工程学报， 2005年7月第25卷第13期.

[3] 周俊宇.南方电网变压器中性点直流电流的研究.电工技术，2009年16期（23）.

作者简介：

陈敏（1984-），男，助理工程师，长期从事变电站运行管理和维护工作。