地磁感应电流对电网设备的影响与治理方法[1]地磁感应电流对电网设备的影响与治理方法韩劲松1,闫聪莉1,李闯2,梁雪迪2,刘宗歧2,刘连光2(1.黑河电业局,黑龙江北安164096;2.华北电力大学,北京102206)摘要:太阳活动引发的磁暴是全球性自然灾害,磁暴在输电线路上产生地磁感应电流(GIC)对电力系统设备的安全运行有很大影响。论述了电网GIC对电力系统设备的主要危害,并根据电网GIC产生机理和主要特征,对几种可行治理技术特点进行了分析,指出GIC是长距离输电系统、大规模电网应关注的问题。关键词:输电线路;地磁暴;地磁感应电流;电网运行:TM863文献标识码:A:1002-1663(2006)01-0024-04EffectofgroundinducedcurrentonpowergridequipmentanditstacklingHAN激nsong1,YANCongli1,LIChuang2,LIANGXuedi2,LIUZongqi2,LIULianguang2(1.HeihePowerBureau,Beian164096,China;2.NorthChinaElectricPowerUniversity,Bei激ng102206,China)Abstract:Magneticstormcausedbythesunactivityisaglobalnaturaldisaster,groundinducedcurrent(GIC)intransmissionlinescausedbymagneticstormhasagreateffectonthesafeoperationofpowersystemequipment.ThemaineffectofGIConpowersystemequipmentwasdiscussed,sometacklingtechnologyavail2ablewasanalyzedaccordingtothemechanismproducingGICandmainfeatures,itispointedthatalongdis2tancetransmissionsystemandlagerscalepowergridshouldpaymuchattentiontoGIC.Keywords:transmissionline;groundedmagneticstorm;groundinducedcurren;tpowergridoperation太阳活动、地震、火山爆发等引起的地球磁场剧烈变化称为地磁暴或磁暴,其中以太阳活动引起的磁暴最为常见和危害最大。磁暴引发的地磁感应电流(GIC)对包括输电线路、输油管道、通信网络等现代人工网络系统有很大的影响[1-2]。磁暴引发的加拿大魁北克大停电和大量GIC引发的输电线路、变压器、静止补偿器等跳闸事故表明,高纬度地区的长距离、东西走向的输电线路更容易受到GIC的严重影响[1,3]。我国能源资源和电力消费地理位置分布的不均衡,决定了长距离输电是我国电网建设的必然选择。我国江苏阳-淮输电系统和南方电网已经发现的GIC问题表明[4-5],我国长距离输电系统的GIC问题应予以关注和深入研究。1电网GIC的机理和特征太阳不断向外喷发等离子体(由质子和电子构成的中性粒子流)称为太阳风。当太阳活动加强,如出现质量抛射(CME)等强烈活动时,太阳风与地球磁场的相互作用大大加强,引起地球磁场发生剧烈的变化(称地磁暴或磁暴)。在磁暴的作用下,在高纬度、高土壤电阻率地区可诱发每公里几伏到十几伏,持续时间从几分钟到几小时的地面电势(EPS)。在高压、超高压输电系统中,由于变压器(或并联电抗器)中性点直接接地,ESP会在东西走向、长距离线路与大地回路中产生GIC,如图1所示。GIC由变压器或并联电抗器中性点流入电力系统,然后沿输电线另一中性点流回地面,中性线的电流是每相线路电流的3倍。收稿日期:2005-12-07。作者简介:韩劲松(1971-),男,1995年毕业于东北电力学院电气自动化专业,硕士,工程师。)24)Vo.l28,No.1Heilong激angElectricPowerFeb.2006图1输电线路GIC产生原理示意图输电线路GIC的大小与地面电势大小、线路长度、线路下的地质条件及变压器结构等诸多因素有关。输电线路越长,地面电势越大,输电线路的GIC就越大。电网GIC的变化频率通常在0.001~0.1Hz之间,与电网50Hz的交流电相比,GIC可看作为准直流电流[4-5]。这种特征的GIC如果过大,会造成电网中铁心设备的铁心半波高度饱和,使设备铁心过热和产生大量高次谐波。因此,GIC会对电网中变压器、互感器、电抗器、电容器和继电保护等很多设备的正常运行带来一系列有害影响,对电网的安全、稳定运行构成威胁。2对电网设备的危害2.1对变压器由于GIC的变化频率为0.001~0.1Hz,这种准直流性质的GIC进入变压器之后,与变压器的励磁电流相叠加,合成的励磁电流波形呈正负半波极不对称的形状[5,7],将导致变压器直流偏磁饱和。变压器偏磁饱和的主要危害表现在以下几方面[9]:a.变压器励磁电流在饱和的半周很大,导致变压器铁心磁滞伸缩增加,噪声增大,以及变压器局部过热、绝...