直流系统调试安全技术论文提纲

论文题目：HVDC接地极对变压器直流偏磁影响的研究

摘要：我国能源资源和电力负荷呈现分布不均匀的特征,因高压直流输电技术在远距离和大容量传输上有明显优势,且相比交流输电技术具有功率损耗小、调节速度快、运行可靠等优点,所以通常采用高压直流输电传送电能。但当直流系统在检修、调试或故障情况下,会采取单极大地回线方式,在此运行方式下,直流电流通过变电站中性点入侵到变压器内部,使变压器的铁芯达到严重饱和,其励磁电流发生畸变,进而导致局部过热现象,破坏绝缘或损坏变压器的绕组。变压器对电力系统的安全运行至关重要,关系到整个区域电网的稳定。因此,有必要研究直流接地极的直流电流对周围变压器的影响。本文首先建立复杂土壤结构下的直流接地极数值计算模型,分析接地极在含有水平层状、垂直层状土壤中的散流性能,在研究接地极附近出现异阻层状土壤时的散流机理的基础上,分析地表电位、接地电阻的变化规律。研究表明:垂直层状土壤对地中电位有明显的影响。其次,结合变电站电路模型计算流入相应变压器的直流电流;在此模型基础上分析极址附近交流变电站位置对流入变压器直流电流的影响,即分别研究两变电站之间的连线与海洋、山川等复杂土壤平行或垂直时的直流电流变化规律,并进一步分析变电站之间距离对直流电流的影响。结果表明:在三种复杂土壤下,变电站离接地极越近,流入的直流电流越大,且变电站处于含有海洋土壤下,效果最明显;当变电站之间连线与山川或海洋平行时,可有效减小流入的直流电流量。最后,研究高压直流接地极的直流电流对变压器的励磁特性影响和对变压器内部磁场的影响,使用仿真软件PSCAD、COMSOL构建出变压器电路模型和三维磁场模型,研究直流偏磁对变压器的影响,从而得出变压器输出电流波形特性及励磁电流特性,以及变压器内部磁场的变化规律。结果表明:不同型式的变压器受直流偏磁影响程度不同,其中三相组式变压器的忍耐能力最弱。对变压器的内部磁场分析可知,铁芯柱的磁感应强度比其他位置的数值大,受直流偏磁的影响也比较严重。

关键词：直流输电;直流接地极;土壤结构;励磁特性;内部磁场

学科专业：工程硕士（电气工程领域）（专业学位）

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究现状

1.2.1 直流接地极周围土壤结构研究现状

1.2.2 侵入变压器直流电流值的研究现状

1.2.3 直流电流对变压器内部特性影响的研究现状

1.3 本文主要工作

2 异阻层状土壤对接地极散流的机理分析及影响

2.1 直流接地极有限元数学模型

2.1.1 有限元数学模型

2.1.2 针对剖分奇异问题引入薄壳理论

2.1.3 两种典型土壤结构模型

2.2 直流接地极的散流机理分析

2.2.1 水平层状异阻区对接地极散流机理的分析

2.2.2 垂直层状异阻区对接地极散流机理的分析

2.3 异阻层状土壤中接地极的散流影响分析

2.3.1 水平层状异阻区对接地极散流影响分析

2.3.2 垂直层状异阻区对接地极散流影响分析

2.4 本章小结

3 大范围土壤结构对流入变压器直流电流的影响分析

3.1 变压器中性点直流电流计算模型

3.1.1 考虑山川、海洋及湖泊的土壤结构模型

3.1.2 变电站电路模型的建立

3.2 流入变压器中性点的直流电流的规律分析

3.2.1 山川模型中流入变压器的直流电流分析

3.2.2 海洋模型中流入变压器的直流电流分析

3.2.3 湖泊模型中流入变压器的直流电流分析

3.3 本章小结

4 直流偏磁下变压器的励磁特性和内部磁场分析

4.1 不同型式变压器的输出电流及励磁电流仿真研究

4.1.1 直流偏磁产生的原理

4.1.2 直流偏磁对变压器输出电流的影响分析

4.1.3 直流偏磁对变压器励磁电流的影响分析

4.2 直流偏磁条件下变压器内部的磁场分析

4.2.1 变压器直流偏磁仿真计算的理论基础

4.2.2 变压器直流偏磁仿真结果分析

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 本文结论

5.2 未来展望

参考文献

致谢