主变隔直装置在发电厂中的应用

[摘 要]主变直流分量在机组试运行期间及投入商业运行初期一直困扰神华国能哈密电厂4台660MW机组主变的运行，接地直流超过限额，噪音和振动增大，引起主变铁芯和连接部件过热，严重时可引起变压器损坏。本文主要针对神华国能哈密电厂使用的主变隔直装置进行一个简要介绍。

[关键词] 隔直 中性点 电容 偏磁

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0254-02

1、概述

新疆哈密地区电力系统，既有直流输电整流站又有大规模风电基地，是风、光、火打捆的电源输出基地，通过±800KV直流输送至华中电网，落地河南郑州，神华国能哈密电厂4×660MW机组通过500KV线路送至天山换流站。直流单极―大地运行方式是直流输电运行方式之一，在这种运行方式下，直流接地极作为直流工作电流的返回通道，是直流输电系统的主要组成部分，将会影响接地极周围变电站接地电位的变化；若两个变电站接地网之间存在电位差，直流接地极电流将有一部分经变压器中性点、变压器绕组和输电线路。神华国能哈密电4×660MW机组使用的隔直装置是KLMZ-500/50抑制变压器中性点直流电流装置。

2、工作原理

主变隔直装置控制器动作逻辑如下：

1.装置初次投运时，旁路开关合闸，隔直电容未投入。控制器通过变送器实时采集接地排中的直流电流；

2.当接地排直流电流高于设定值并持续设定时间时，控制器发送指令使旁路开关分闸，隔直电容投入；

3.当存在下列情况之一时，控制器发送指令使旁路开关合闸，隔直电容退出：

a） 电容器两端直流电压低于设定值并持续设定时间；

b） 电容器两端直流电压高于230V并持续5秒钟；

c） 电容器两端电压峰值绝对值大于150V的时间累计超过72小时（注意：当此条件满足时，旁路开关锁定在合位不再动作，用户应检查阀片性能并作相应处理，然后通过菜单清除累计值后，动作逻辑恢复）。

3、作用及组成

本装置接入变压器中性点可以有效地阻断流过变压器中性点的直流电流，同时对交流系统的运行不产生任何影响。解决了交直流混合供电系统中，直流单极大地运行时对交流系统的影响问题。

KLMZ-500/50抑制变压器中性点直流电流装置由三个部分构成，第一部分是串联接入变压器中性点的KLMZ-500/50装置本体，包括电容器、晶闸管、整流二极管、电感等一次设备及二次控制单元；第二部分是为电厂运维人员或设备检修维护人员提供的运行监控终端（简称HMI），提供人机交互的接口；第三部分是装置输出的6个开关量信号和2个模拟量信号，供运维值班人员监视装置的状态。第一部分和第二部分通过光纤接口相连接，第三部分输出到电厂的后台监控系统。装置组成如下：

4、变压器隔直装置本体运行维护

4.1 当隔直装置通电时即进入运行状态。在隔直装置面板上有两个绿色装置运行状态指示灯亮，右边灯为装置旁路开关控制器电源指示灯，左边灯为直流偏磁抑制器控制器指示灯，装置此时处于直接接地运行状态。在装置上没有故障告警、异常告警等指示等。运行人员了解其运行情况需通过主控制室的光字牌信号或通过远程监控终端了解。

4.2 隔直装置面板上“远程/就地”控制开关用于实现装置运行状态的远方或就地控制的切换，在实际运行时，应处于“远方”位置，即由远方监控终端对其操作。当进行设备检修或调试时，可将“远程/就地”控制开关至于“就地”位置，由就地控制开关实现装置的运行状态转换。

4.3 隔直装置信号和指示

在装置就地箱体端子排上提供以下模拟量信号或硬接点信号，可向电厂集控中心上传以下信号：

1.变压器中性点直流电流；

2.交流工作电源故障信号；

3.数字控制器故障信号；

4.旁路开关VFC闭合信号；

5.旁路开关VFC开断信号；

6.就地/远方控制模式信号；

7.DC/CT故障信号；

8.电压传感器故障信号；

9.GN1隔离开关位置信号

10.GN2隔离开关位置信号

5、变压器中性点隔直装置的运行状态和运行模式

5.1装置在运行中有两种运行模式――直接接地运行模式和电容接地运行模式，这两种模式见装置工作状态表：

5.2装置运行中有两种操作方法――远方操作和就地操作

若在控制器面板上将转换开关打在远方时，运维人员即可在DCS上对隔离开关和快速开关进行远方的分和闸操作。

若在控制器上面板上将转换开关打在就地时，运维人员只可以就地对隔直装置内的隔离开关和快速开关进行分合闸操作。

6、隔直装置投入与退出的操作要求

6.1隔直装置投入运行：

6.1.1确认隔直柜初始状态： 主变隔直装置接地刀闸GN2合位，主变隔直装置隔离开关GN1

分位；高速旁路断路器VFC合位。

6.1.2合上隔离开关GN1，拉开接地刀闸GN2；隔直装置投入运行，变压器中性点经隔直装置接地。

6.2隔直装置退出运行：

6.2.1确认隔直柜初始状态：隔直装置闸刀GN2在分位，隔离开关GN1在合位；高速旁路断路器VFC在合位。

6.2.2合上接地刀闸GN1，拉开隔离开关GN2；隔直装置退出隔直功能，装置进入检修状态。变压器中性点直接接地状态。

7、运行中变压器隔直装置异常处理：

7.1.失电告警，当装置供电电源消失时，应对装置的供电回路进行检查：

用万用表检查装置逆变电源交流输出端AC220V是否存在；

用万用表检查装置供电端子排电源输入端AC220V是否存在；

7.2.故障告警，当测控单元检测到装置运行不正常时（如与后台监控终端通讯中断、状态转换开关操作失败等），应立即对设备进行检查并及时汇报调度及上级部门。

7.3.越限告警/提示，在直接接地状态下中性点直流电流越高限，或在电容接地状态下电容器电压越低限时，应立即对设备进行检查并及时汇报调度及上级部门，并加强监视。

7.4.动作信号提示，当装置由一种接地状态进入另一种接地状态时触点闭合10秒钟，10秒钟后恢复断开状态，应对现场设备进行详细检查，确认接地状态转换正确。

8、总结

通过安装KLMZ-500/50抑制变压器中性点直流电流装置，彻底解决了我厂四台机组试运至今的主变直流偏磁问题，防止变压器处于直流偏磁性运行的不良影响。

参考文献

1、 朱莉.变压器.化学工业出版社，2009年.

2、神华国能哈密电厂电气培训教材.

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