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第1章 绪论1

1.1 直流接地极电流对变压器的影响1

1.1.1 我国直流输电的发展1

1.1.2 我国特高压直流输电的规划6

1.1.3 变压器直流偏磁现象7

1.2 国内外对直流偏磁的研究及治理现状15

1.2.1 地表电位和地电流分布的研究15

1.2.2 变压器直流偏磁的分析方法16

1.2.3 变压器直流偏磁内部特性的研究18

1.2.4 直流偏磁抑制措施的研究20

1.2.5 我国直流偏磁的治理现状21

1.3 本书主要内容29

第2章 直流输电单极运行时的地表电位和地电流30

2.1 高压直流输电系统构成及直流接地极电流的影响30

2.1.1 两端直流输电系统30

2.1.2 多端直流输电系统33

2.1.3 直流接地极介绍34

2.1.4 直流接地极电流的影响36

2.2 直流接地极周边的地表电位分布40

2.2.1 水平分层土壤的地表电位40

2.2.2 垂直分层土壤的地表电位50

2.3 直流接地极周边的地电流分布56

2.3.1 交流电网中变压器直流量的计算模型56

2.3.2 直流电流分布的实例分析58

2.4 直流偏磁电流影响站点预测方法62

2.4.1 预测方法原理63

2.4.2 地表电位计算模型参数修正依据64

2.4.3 直流偏磁电流在线监测64

2.4.4 直流偏磁电流仿真模型修正65

2.4.5 基于修正后仿真模型的直流偏磁影响站点预测67

2.5 本章小结69

第3章 变压器直流偏磁内部特性71

3.1 变压器直流偏磁的机理72

3.1.1 变压器的铁芯72

3.1.2 直流偏磁下的励磁电流73

3.1.3 直流偏磁下的磁致伸缩效应78

3.2 变压器直流偏磁的有限元仿真分析79

3.2.1 有限元法及ANSYS简介79

3.2.2 仿真模型信息85

3.2.3 模型建立以及加载87

3.2.4 仿真结果分析93

3.3 典型变压器铁芯直流偏磁时的内部特性99

3.3.1 组式变压器直流偏磁时的内部特性99

3.3.2 三相三柱变压器直流偏磁时的内部特性105

3.3.3 三相五柱变压器直流偏磁时的内部特性111

3.4 变压器铁芯直径变化对直流偏磁的影响116

3.4.1 变压器铁芯直径选择的主要因素117

3.4.2 铁芯直径变化对直流偏磁的影响117

3.5 变压器油箱与直流偏磁的关系121

3.6 本章小结124

第4章 变压器直流偏磁治理措施126

4.1 电阻限流法126

4.1.1 电阻限流装置介绍126

4.1.2 电阻限流装置的优点126

4.1.3 电阻限流装置的不足127

4.1.4 应用实例127

4.2 电容隔直法130

4.2.1 电容隔直装置介绍130

4.2.2 电容隔直装置的优点131

4.2.3 电容隔直装置的不足131

4.3 直流电流反向注入法131

4.3.1 直流电流反向注入法介绍131

4.3.2 直流电流反向注入法的优点132

4.3.3 直流电流反向注入法的不足132

4.4 电位补偿法132

4.4.1 电位补偿法介绍132

4.4.2 电位补偿法的优点133

4.4.3 电位补偿法的不足133

4.5 直流偏磁治理措施对比133

4.6 本章小结135

第5章 变压器接电阻治理直流偏磁136

5.1 中性点接电阻抑制变压器直流偏磁的原理136

5.2 变压器接小电阻的过电压分析139

5.2.1 变压器中性点的绝缘水平139

5.2.2 部分接地方式变压器接小电阻后的影响139

5.3 交直流系统接地电阻对直流偏磁电流的影响150

5.3.1 直流偏磁电流的等效电路150

5.3.2 直流偏磁电流的计算152

5.3.3 各电阻对直流偏磁电流的影响152

5.4 变压器中性点接阻抗装置的多用途直流偏磁防护方法157

5.4.1 阻抗装置的结构158

5.4.2 装置的工作原理158

5.4.3 阻抗装置的性能要求164

5.5 本章小结165

第6章 变压器接电阻治理直流偏磁的网络优化配置166

6.1 直流接地极电流分布变化问题166

6.1.1 浙江电网直流接地极电流分布变化简介166

6.1.2 新疆电网直流接地极电流分布变化简介169

6.1.3 四川电网直流接地极电流分布变化简介169

6.2 变压器接入小电阻网络配置的数学模型170

6.2.1 目标函数170

6.2.2 约束方程171

6.3 TOPSO算法的原理171

6.3.1 双目标优化问题172

6.3.2 标准PSO算法173

6.3.3 双目标PSO算法174

6.4 实例分析176

6.5 本章小结178

第7章 变压器直流偏磁电流现场检测及在线监测180

7.1 直流偏磁现场检测180

7.1.1 检测条件180

7.1.2 检测方法182

7.1.3 检测数据分析与记录182

7.2 检测实例183

7.3 直流偏磁电流在线监测186

7.3.1 工作原理186

7.3.2 主要器件187

7.3.3 装置的时间同步及数据传输188

7.3.4 设计及封装190

7.3.5 监测系统结构198

7.3.6 后台监测主要功能199

7.3.7 软件系统202

7.4 本章小结210

第8章 四川电网变压器直流偏磁现状及治理建议211

8.1 四川电网变压器直流偏磁现状211

8.1.1 直流接地极电流对四川变压器影响简介211

8.1.2 直流偏磁对220 kV幸福站主变的影响214

8.1.3 直流偏磁对220 kV榆林站主变的影响220

8.1.4 宾金特高压直流联调期间偏磁测试223

8.1.5 方山电厂主变故障分析及直流偏磁情况226

8.2 四川电网变压器直流偏磁治理建议236

8.2.1 治理站点选择236

8.2.2 变压器加装直流在线监测装置238

8.2.3 变压器中性点加装电阻装置238

8.2.4 直流偏磁防护建议241

8.3 本章小结242

结论243

附录A：宾金特高压直流联调期间四川偏磁检测结果246

附录B：宜宾和泸州地区电网变电站分布266

参考文献267