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作者：浙江巨磁智能技術(shù)有限公司 MAGTRON TEAM 近年來隨著發(fā)電側(cè)光伏、儲(chǔ)能等直流源的增加，電力電子技術(shù)的進(jìn)步，負(fù)載側(cè)直流用電設(shè)備也越來越多，直流配電應(yīng)用環(huán)境越來越廣泛，同時(shí)，高壓直流輸電具有線路輸電能力強(qiáng)、損耗小的優(yōu)勢(shì)、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，高壓直流輸電系統(tǒng)正廣泛應(yīng)用于大功率、跨地區(qū)、遠(yuǎn)距離輸電。高壓直流系統(tǒng)設(shè)備承受超高電壓、強(qiáng)大電流，在其連接的交流系統(tǒng)發(fā)生故障、天氣環(huán)境、雷電等的影響下，不可避免會(huì)發(fā)生故障。為了避免直流設(shè)備遭受嚴(yán)重破壞，必須迅速、可靠、有選擇地切除故障，從而保證高壓直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，高壓直流輸電系統(tǒng)必須配置高壓直流保護(hù)。 尤其需要注意的是，高壓輸電系統(tǒng)單極大地回路方式會(huì)導(dǎo)致直流輸電大地電流通過接地變壓器中性點(diǎn)串入變壓器繞組, 產(chǎn)生直流偏磁, 使鐵芯磁飽和，帶來嚴(yán)重的安全隱患。 
圖 1 直流電流對(duì)變壓器勵(lì)磁電流的影響 當(dāng)變壓器繞組無直流分量時(shí)，勵(lì)磁電流工作在鐵芯磁化曲線直線段，此時(shí)若鐵芯中磁通為正弦波時(shí)，勵(lì)磁電流也是正弦波，當(dāng)變壓器繞組中存在直流分量時(shí)，由于直流電流偏磁的影響，可能使得勵(lì)磁電流工作在鐵芯磁化曲線的飽和區(qū)，導(dǎo)致勵(lì)磁電流的正半波出現(xiàn)尖頂，負(fù)半波可能是正弦波。通過對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行分解，可以發(fā)現(xiàn)，除了包含奇次諧波外，還包含偶次諧波。 勵(lì)磁電流幅值和波形的變化會(huì)導(dǎo)致變壓器噪音增大、使電壓波峰變平、增加變壓器損耗、增加變壓器溫升，嚴(yán)重情況下甚至造成變壓器著火爆炸，嚴(yán)重威脅用電安全、生產(chǎn)安全。
在直流工程中，交直流電網(wǎng)的各個(gè)接地極都在一定地理范圍內(nèi)連接于同一片大地，在直流接地極和某些交流接地極之間可能存在耦合。當(dāng)直流線路單極大地運(yùn)行時(shí), 數(shù)千安培的直流電流流入直流接地極, 其中小部分電流通過直流接地極與交流接地極之間的耦合通道, 流向交流廠站, 由于交流電網(wǎng)接地極之間存在由元件直流電阻構(gòu)成的直流通路, 于是部分直流電流便通過接地變壓器在交流電網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)。
圖3 直流輸電線路單極運(yùn)行大地電流對(duì)交流系統(tǒng)的影響 直流輸電大地電流分布隨交流電網(wǎng)直流通路變更、土壤濕度等變化、接地極數(shù)目和其他金屬構(gòu)架物分布變化而改變，所以，直流輸電大地電流對(duì)交流系統(tǒng)的影響分析難度極大，需要理論與實(shí)際的密切結(jié)合。
圖4.1是某直流輸電工程單極大地運(yùn)行時(shí)輸電功率與變壓器中性點(diǎn)電流的關(guān)系，可以看到，輸電功率越大，變壓器直流電流成分也越大。圖4.2是直流輸電工程1、工程2 同時(shí)單極大地運(yùn)行時(shí)變壓器中性點(diǎn)電流的消長，可以看到同時(shí)存在兩個(gè)直流輸電線路時(shí)，變壓器上的直流成分存在抵消的情況，最小電流在810mA左右。 為了避免直流輸電線路直流電對(duì)變壓器造成破環(huán)性影響，監(jiān)控變壓器中性點(diǎn)的直流電流十分有必要，必須選用合適的電流傳感器。變壓器中心點(diǎn)接地線纜一般都很粗，根據(jù)不同容量大小35mm²～100mm²不等，所以電流傳感器需要很大的孔徑，同時(shí)直流電流范圍在幾百毫安到十幾安培不等，隔離式直流采樣可以選用霍爾原理檢測(cè)。 MAGTRON基于HALL技術(shù)的SOC芯片整體方案，為電流檢測(cè)提供高可靠性的電流檢測(cè)方案，為直流輸配電的安全保駕護(hù)航。 參考文獻(xiàn) 【1】 馬志強(qiáng)，黎小林，鐘定珠，直流輸電大地電流對(duì)交流系統(tǒng)影響的網(wǎng)絡(luò)分析算法. 【2】 王洪亮，西南交通大學(xué)，高壓直流輸電單極大地回線方式運(yùn)行時(shí)接地極電流的研究. 【3】 丁彩紅，中國市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，高壓直流保護(hù)研究. |
