地铁杂散电流对城市电网变压器影响及解决方案研究摘要：分析了地铁杂散电流的成因，及其对城市电网变压器的影响。通过比较三种不同的治理方法，提出了应用中性点串联电容法的治理措施，并以某城市电网内的发电厂主变安装该装置为例，对继电保护动作行为的影响进行了分析。关键词：杂散电流、变压器、直流偏磁、继电保护随着地铁的迅猛发展，其特有供电方式引起的杂散电流已经对城市电网产生了不同程度的影响。到目前为止，国内已监测到地铁杂散电流对变压器、接地网、无功补偿装置的运行带来影响，造成变压器直流偏磁、无功补偿装置故障、接地网加速腐蚀等危害。目前国内对地铁杂散电流影响的研究集中于对埋地管道等金属构筑物造成腐蚀、杂散电流监测、自动检测方法、和防护措施等方面，鲜有地铁杂散电流对城市电网变压器影响研究的文章。因此，开展地铁杂散电流对城市电网变压器影响研究，探讨其治理方案具有现实意义。1杂散电流的产生及影响1.1杂散电流的产生地铁供电系统采用直流供电方式，一般为DC750V或1500V，经由馈电线（接触网）向列车输送电流，并由钢轨及与之相连的导线构成的返回线返回。由于返---本文于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---回线具有电阻并承载电流，因此在返回线上产生压降，使钢轨具有对大地的电压（简称钢轨电压）。钢轨与地之间并非绝对绝缘，而是有一定的对地电阻（过渡电阻），钢轨电压与对地电阻的存在必然导致对大地的漏泄电流，即杂散电流（又称迷流）。由于杂散电流的作用，会在牵引变电所附近及地铁沿线产生地电位分布，该电位作用于城市电网，就会通过接地的变压器中性点注入或流出直流电流，造成变压器的偏磁现象。地铁供电系统引起变压器中性点电流具有变化快的特点，地铁在实际运行时同一线路上有多辆机车双向通行。实际上机车的运行位置就是杂散电流的入地位置，因此，影响变压器中性点直流分量的是多台机车产生杂散电流的共同作用。在不同时刻，机车的位置不同，杂散电流的产生位置也就不同。机车与城市电网中变压器的相对位置不同，造成杂散电流注入和流出的变化。机车的运行负载情况和机车与变压器之间的距离对杂散电流的幅值密切相关。实际情况下，由于地铁机车运行间隔短，同时在轨运行数量多、速度快，因此造成了变压器中性点直流电流正负和幅值变化剧烈。1.2杂散电流对变压器的影响通过交流变压器中性点注入城市电网地铁杂散电流，其电流的幅值和方向可通过测量获得。通过分析变压器中性点直流电流24小时的实际测试结果，可以得出以下结论：（1）直流电流有正有负，且正负变化很快，一般30s内就出现数据由正到负或由负到正的变化；（2）变压器中性点直流电流正方向最大为16.29A，负方向最大为19.41A，且发生在早7点-8点之间；（3）在0:00—5:00这一时间段，直流电流绝对值在1A以内，属于装置飘零，可以认为此段时间内主变中性点无直流电流；---本文于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---（4）在24小时内，主变出现了严重直流偏磁现象，出现直流偏磁的时间在5:00—24:00；（5）对变压器中性点直流电流连续监测了4天，每天的电流波形基本一致。杂散电流通过主变中性点注入或流出城市电网会引起变压器的直流偏磁现象。直流偏磁会引起变压器励磁电流大幅增加，铁心饱和程度加深，漏磁通加大绕组、铁心、油箱和夹件的涡流损耗增加，进而引起变压器顶层油温和绕组温度增加，导致局部过热。漏磁通的大幅增加，也会导致绕组电动力增大，使变压器振动、噪声加剧。在偏磁电流的长期作用下，会使变压器的机械性能、抗路能力下降，从而在变压器遭受外部突发短路故障时，引发更大的电网事故。变压器中性点允许流过的直流偏磁电流值与变压器铁芯材料、磁通密度设计取值、变压器结构等有关，宜向制造厂咨询。如制造厂无法提供，则根据《高压直流接地极技术导则》DL/T437-2012条款6.3条，变压器每相绕组允许的直流偏磁电流可按单相变压器为额定电流的0.3%、三相五柱变压器为额定电流的0.5%、三相三柱变压器为额定电流的0.7%考虑。当流过变压器绕组的直流电流大于上述计算允许值的情况...