(高清版)GB∕T 1094.23-2019 电力变压器 第23部分：直流偏磁抑制装置

第23部分：直流偏磁抑制装置Powertransformers—Part23:DCmagneticbiassuppre国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会I Ⅲ V 1 1 1 2 3 4 8 附录B(资料性附录)高压直流输电系统引起地中直流产生的原理 附录C(资料性附录)直流偏磁产生危害的实例 附录D(资料性附录)电阻型限流装置 20附录E(资料性附录)电容型隔直装置 22附录F(资料性附录)变压器中性点直流计算所需的资料 24附录G(资料性附录)直流偏磁电流计算方法 25附录H(资料性附录)应用案例 6 8图B.1直流输电工程单极大地回线示意图 图B.2地上电阻网络与地下电场的示意图 图C.1直流偏磁机理示意图 图C.2磁暴造成变压器直流偏磁引起的设备损害 图C.3主变故障图 图D.1电阻型限流装置典型原理接线图 图D.2电阻型限流装置结构示例图 图D.3有感干式电阻型限流装置结构示例图 21图E.1电容型隔直装置典型原理接线图 图E.2电容型隔直装置结构示例图(带电子式保护开关加旁路开关) 图G.1直流偏磁电流计算大地建模示意图 26图G.2经典土壤模型的示意图 Ⅱ图G.3直流系统单极大地运行时(3000A)接地极附近大地电位计算结果示意图 27图G.4基于电压源等值的偏磁计算示意图 28图G.5某电站直流抑制装置工程计算用电阻网络图 表1试验项目 9表2电容型隔直装置绝缘电阻测试要求 表3额定绝缘水平 表4通流材料承受短路电流后的温度限值 表C.1复奉直流偏磁影响测试结果 表C.2嘉兴电厂#5主变振动数据 表G.1线路直流电阻值 25表G.2土壤分层的电阻率和厚度 26表G.3直流系统单极大地运行时(3000A)变压器中性点直流电流评估结果 27表H.1电阻型限流装置应用测试数据 表H.2电容型隔直装置应用测试数据 Ⅲ——将IECTS60076-23:2018中的3.6调整为本部分的3.1,将IECTS60076-23:2018中的3.1——将IECTS60076-23:2018中的4.2与4.1合并成本部分的4.1,将4.3调——在本部分的5.2中增加了第2段(包——将IECTS60076-23:2018中5.3的第3段内容调整为本部分5.3的第2段，将IE23:2018中5.3的第2段内容进行调整补充后变为本部分5.3的第3段；——将IECTS60076-23:2018的第6章和第7章合并为本部分的第6章，将IECTS60076-23:2018的第6章调整为本部分的6.1,将IECTS60076-23:2018的第7章调整为本部分的6.2;将IECTS60076-23:2018的6.1.2中的电阻型材料要求移至本部分的6.1.4中；在本部分中增——将IECTS60076-23:2018的第8章调整为本部分的第7章，并对例行试验的章条顺序进行了调整；在本部分中增加了7.4和7.5;——将IECTS60076-23:2018的第9章、第10章和第11章调整为本部分的第8章、第9章和第10章；——对附录的顺序进行了调整，将IEC60076-23:2018中的附录A～附录G调整为本部分的附录B～附录H,并对附录的内容结合我国的实际应用进行了调整；——将IECTS60076-23:2018的表2调整为本部分的表3,本部分中增加了表2和表4;本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国变压器标准化技术委员会(SAC/TC44)归口。本部分起草单位：国网上海市电力公司电力科学研究院、沈阳变压器研究院股份有限公司、华东电力试验研究院有限公司、上海电力学院、广州高澜节能技术股份有限公司、中国电力科学研究院有限公司、国网电力科学研究院、中国南方电网广东电网有限责任公司电力科学研究院、国网湖北省电力有限公司、西安交通大学、国网山东省电力公司电力科学研究院、上海久力技术有限公司、特变电工沈阳变压器集团有限公司、山东输变电设备有限公司、特变电工衡阳变压器有限公司、江苏华鹏变压器有限公司、浙江江山变压器股份有限公司、鲁特电工股份有限公司、国网江西省电力有限公司电力科学研究院。刘玉婷。V情况1:高压直流输电系统在单极大地回路或双极不平衡模式下运行时，情况3:电力牵引机车和一些大容量电力电子设直流电流流经变压器绕组会引起直流偏磁，给变压器和电力系统带来安生机理和有害影响参见附录B和附录C。这两种技术也可以用来抑制由GIC、电力牵引机车和一些大容量电力电子设备引起的变压器直流1GB/T1094.3电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙(GB/T1094GB/T1094.5电力变压器第5部分：承受短路的能力(GB/T1094.5—2008,IEC60076-5:GB/T38043.6kV～40.5kV高压交流负荷开关(GB/T3804—2017,IEC62271-103:2011,GB/T4109交流电压高于1000V的绝缘GB/T16927.1高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求(GB/T16927.1—2011,IEC60060-1:2010,M24使用条件——最低环境温度：-25℃;——最大相对湿度：25℃下为90%; 3——电阻型限流装置绝缘水平：绝缘水平应与变压器中性点处绝缘水平相匹配(见6.对重合闸和系统非全相运行状态下中性点处的过电压情况对电阻型装置——电阻器并联间隙容量和动作电压：间隙的容量和允许工作时间应满足变压在变压器中性点装设的电容型隔直装置应满足连续运行的要求，电容器及相4●不造成谐振等过电压；●不影响继电保护装置的正确动作； 旁路支路保护装置动作电压：旁路支路保护装置的动作电压应高于中性点处不平衡交流电流●单相永久接地故障下重合闸不成功引起对旁路装置连续两次短路冲击；●单相重合闸期间系统非全相运行状态下流过旁路支路保护装置的不平衡电流； 在进行直流偏磁抑制装置选用前，宜建立计算模型对地中电流的分布进行计算(参见附录F和附录G),以便掌握直流偏磁抑制装置的效果及对周边运行变压器的影响，并根据计算结果进一步指导抑地中直流分布计算模型的计算结果应和未安装抑制装置前中性点电流的测试结果(可采用在线监接地极半径10km范围内及海边电站的中性点接地变压器的直流电流，经实测校核后方可用于工程 56电阻型限流装置接电阻型限流装置接地刀闸7—电容型隔直装置在25℃时的电容值允许偏差为±10%;89试验项目电阻型限流装置电容型隔直装置间隙放电试验1min工频耐压试验防护等级试验电容器端子间的电压试验用目测法结合操作对照产品设计图样进行检查。装置的外形尺寸及安装按照GB/T1094.1规定的试验方法测量直流电阻值，测量结果应折算至25℃并满足设计要求。按照JB/T8168或GB/T17702规定的试验方法测量电容器电容值，电容量实测值与额定值不应超过额定电容量的±10%,并计算容抗。1234(方均根值)(方均根值)(峰值)6注：如系统标称电压不在表中所列范围内，则按照线性插值方式取工频和雷电冲击耐受电℃铝(引线)铜(引线)不锈钢(电阻)不应超过±5%。9铭牌 表A.1给出了本部分与IECTS60076-23:2018的技术性差异及其原因。表A.1本部分与IECTS60076-23:2018的技术性差异及其原因原因1对范围进行了改写，并将IEC原文的第二段内容移到引言中他电压等级变压器中性点的直流偏磁抑制装置可参照本2映在第2章“规范性引用文件”中，具体调——用修改采用国际标准的GB/T——用修改采用国际标准的GB/T——用修改采用国际标准的GB/T——用修改采用国际标准的GB/T——用修改采用国际标准的GB/T——用修改采用国际标准的GB/T——用等同采用国际标准的GB/T——用等同采用国际标准的GB/T——增加引用了GB/T1094.1;——增加引用了GB/T1094.2;——增加引用了GB/T1094.6;——增加引用了GB/T9091;——增加引用了GB/T15291;——增加引用了GB/T17949.1;——增加引用了JB/T8168;——增加引用了JB/T10777;1094.3代替了IEC60076-3;1094.5代替了IEC60076-5;3804代替了IEC62271-103;4109代替了IEC60137;8287.1代替了IEC60168;16927.1代替了IEC60060-1;4208代替了IEC60529;17702代替了IEC61071;—删除了IEC60068-3-3;——删除了IEC62271-13将IEC原文中的3.6“直流偏磁电流”的定义调整为本部分的3.1“直流偏磁”45.2和5.3对相关参数的选择原则的内容按我国的实际应用IEC原文中规定通流能力为10kA/1s,放电电压不得超过10kV,工频击穿电压3kV～5kV,本部分中对通流能力规定为不应低于装置所规定承受的短路取消了IEC原文中有关电阻元件材料的规定，增加了原文中规定外壳防护等级为IP54,本部分规定户内不低于IP23,户外不低于IP34。增加了箱体结构的要求，增加了绕制干式结构的要求。取消了石墨间隙结构的要求原因IEC原文中不分结构类型，规定了电阻型限流装置绝缘水平应与变压器中性点绝缘水平相匹配。本部分中对纯电阻结构，规定其工频耐受电压值应大于短路情况下电阻上的电压降的1.4倍，并不高于变压器中性点的绝缘水平。IEC原文中对单元间的耐压值给出了计算公式，本部分中直接引用JB/T10777的规定增加了电容型隔直装置要求在25℃时的电容值允许偏差为除了IEC原文中有关工频耐压的要求增加了电容型隔直装置的工作状态规定。删除了IEC切换到直接接地状态的具体参数规定。增加了故障切除后IEC原文中规定了装置绝缘水平应与变压器中性点绝缘水平相匹配，本部分中规定隔直装置对地工频耐压不低于3kV增加了工作原理接线图表1中增加了特殊试验项目和现场试验项目IEC原文中规定电容量不得超过额定电容量的+10%和一5%,本部分规定不IEC原文中绝缘电阻测量为采用1000V兆欧表，绝缘电阻大于1000MQ。本部分规定电阻性限流装置采用2500V兆欧表，绝缘电阻大于2500MQ,电容型隔直装置增加了表2的电阻测试要求工频耐压试验所采用的耐受电压值根据我国相关增加了表4通流材料承受短路电流后的温度8增加了对“标志”的要求，同时对“包装、运输和贮存9图B.2示意性地给出了交流变电站受直流系统单极运行影响的基本原理，(资料性附录)直流偏磁产生危害的实例直流偏磁现象是电力变压器的一种非正常工作状态，当变压器绕组中出现直流分量，直流电流会导致变压器铁心中含有直流磁势或直流磁通，进而产生一系列的电磁效应。变压器通过直流电流时(不考虑磁滞效应),产生直流偏磁变压器的励磁特性曲线及输出电流波形变化的情况如图C.1所示。图C.1a)中虚线表示的是有直流分量时的磁通曲线，实线表示无直流分量时的磁通曲线；图C.1b)为变压器的典型励磁曲线；图C.1c)中的实线表示无直流分量时的磁化电流曲线，虚线表示有直流分量时畸变的励磁电流曲线。由图可见，由于电力变压器磁通峰值的设计值一般位于铁心励磁特性曲线的饱和点附近，因此，即使直流偏磁电流只是在铁心中产生了较小的直流磁通分量，也会使得铁心励磁工作点在某半个周期进入励磁特性曲线的饱和区间，出现半波饱和，进而导致变压器励磁电流在对应的半个周期内峰值急剧增加以至整个电流波形的严重畸变。带直流分量0图C.1直流偏磁机理示意图直流偏磁对电力变压器及系统的影响主要表现在以下几方面：——电力变压器损耗和温升；案例1:2010年5月，±800kV复奉直流开始大负荷调试。于2010年5月4日对500kV亭卫站、220kV合兴站等变电站进行主变中性点直流电流、主变振动和噪声进行现场实测。部分测试结果如表C.1AA噪声平均值(正常情况下)噪声平均值(调试阶段)2010年6月27日，上海、浙江和江苏在复奉直流单表C.2嘉兴电厂#5主变振动数据时间及测点背景时间#1测点#2测点#3测点——复奉直流电流运行方式的改变，对嘉兴电厂#5主变油箱表面的振动有直接案例2:图C.2磁暴造成变压器直流偏磁引起的设备损害案例3:2004年2月初，三广直流输电单极大地情况下，岭澳主变噪声和振动相应增大；2004年3月出现一次天广直流与三广直流叠加影响的情况，某主变中性点监测到最大43A的直流。在主变内部检查时曾发现A、B、C三相中存在铁心夹件绝缘块脱落、绕组下部绝缘块位移、绕组绑扎带松脱以及铁心旁柱弯曲等问题，故障情况如图C.3所示。图C.3主变故障图电阻型限流装置结构示例图见图D.2。有感干式电阻型限流装置结构示例图见图D.3。言R言N组件旁路开关隔离开关电容器隔离开关旁路开关电容器电容器放电间隙联组件隔离开关旁路开关隔离开关电容器c)带电子式保护开关加旁路开关和间隙(方式三)d)带避雷器加间隙(方式四)电抗器电抗器针对直流输电系统单极大地回线运行、双极不平衡引起变压器直流偏磁情况(应用案例参见附录H),应优先选择电场模拟方法建立直流电位的计算模型；对于偏磁电流的工程计算和快速估算可采用对变压器直流偏磁电流计算结果影响最大的电气参数是线路的直流电阻，一般123456789ABCDEFGHIJKLMN(1A2B3C4D5E6F7G8H9IJKLMN(照照~80kmG.4土壤模型外壳10³~104地幔10⁴~10⁶外核10-1内核10～10-²电阻率厚度1浅沉积层3基岩层图G.3直流系统单极大地运行时(3000A)接地极附近大地电位计算结台数AAAA2B2C4D2E2F2G2H4I4J2K2L2M2N2O2注：红色