1、基于磁暴扰动的电力系统无功补偿方式研究摘 要：随着电网的发展，电能质量已经成为了电力发展的重要方向，而电力系统中，无功补偿技术是提高电能质量的重要方式。本文从磁暴干扰的内容介绍开始，通过对磁暴对系统的影响进行分析，然后在此基础上提出了高压静止无功补偿方式的方法，最后给出总结。 关键词：磁暴；电力系统；无功补偿；方式研究 磁暴属于小概率，高风险事件，爆发的频次不好预测，针对可能的电网磁暴事故而装设的设备很可能在很长一段时间内不会启动，或者利用率不高，达不到设备运行的额定水平。为保证在发生磁暴时系统有充分的无功备用，且所装设设备在日常运行时又能够发挥其最大的作用，避免发生电压不稳等现象，预先采取无
2、功优化补偿的手段，降低强磁暴下系统变压器无功损耗是有效方法之一。 1 磁暴的产生 太阳活动引起的地磁场剧烈扰动称磁暴，磁暴在东西走向的输电线路地表面产生感应电场，如果输电线路距离远、两端变压器中性点接地，感应电场在两个接地点之间形成电势差，称其为地面感应电势（Earth-surface potential，ESP） ，ESP 在输电线路、两个接地变压器与大地构成的回路产生地磁感应电流（Geomagnetic induced current，简称 GIC） ，GIC 的频率为 0.0001 Hz 0.01Hz，对于电网的工频交流电相当于准直流，流入变压器将出现直流偏磁饱和现象，使变压器励磁电流中
3、产生大量的奇次和偶次谐波分量，导致电网电压、电流波形发生畸变，对电网保护装置的正确动作造成一定的影响，保护装置误动可能引发严重的电网大停电事故。 2009 年 1 月，美国国家科学院发布了灾害空间天气对社会和经济的影响研究报告，研究报告警告：超强太阳风暴将于 2012 年 9 月吹袭地球，将对未来人类社会造成巨大影响，其破坏力将远远超过“卡特里娜”飓风，致使电力等高技术系统受到严重干扰，尤其预计极端灾害将造成 1 万亿至 2 万亿美元的损失，回复重建至少要 4 年到 10 年，并将中国列为警告国家之一，引起了广泛的关注。 国内广东，江苏，浙江等地也发生过磁暴侵害电网的大量事件。其中 2004
4、年 11 月至 2005 年 8 月期间，广东岭澳核电站变压器测得 7 次中强磁暴引发的 GIC 峰值和 1min 最大值如表 1 所示 。 2 无功补偿的优化 在查阅国内外有关资料的基础上，以分析在变压器直流偏磁情况下，SVC 保护动作分析和改进算法的研究为主要目的，即通过无功补偿的方式可以有效减少磁暴对电力系统中电力的影响。 直流接地极附近的地表电位分布与当地的土壤结构密切相关。电阻率均匀的土壤很少见，通常土壤都具有不均匀性。由于受重力作用，常常会形成各种岩层的水平分界面，如沉积岩在沉积过程中受重力作用，形成砂砾岩层、细沙层和黏土层；由于地壳构造运动，地壳中往往会形成垂直层结构。因此，不均
5、匀土壤往往可以近似为水平分层和垂直分层的结构，对于土壤结构更复杂的地区，可以采用水平分层和垂直分层相结合的土壤模型。根据电网 GIC 产生机理，电网 GIC 的计算可分 2 个步骤：首先建立分层大地模型；然后计算磁暴发生时的地面感应电场。 结合上述内容，直流输电单极运行时接地极电流引起的地电位和地中电流分布，给出直流接地极电流分布的计算方法和考虑交流网络的变压器直流量的计算模型，并给出磁暴发生时 GIC 的估算方法。同时利用MagNet 或 PSCAD 仿真软件，以某地区实际变压器为基础，对其进行分析，在不同偏磁情况下，变压器产生的谐波含量和无功损耗 情况。 除此以外，可通过直流偏磁主要采取限
6、流和隔直的方法抑制磁暴所带来的对电力系统的影响，具体的方式有中性点串联电阻、中性点串联电容，线路串联电容，反注电流法和电位补偿法。中性点串联电阻会改变电网结构，对电网的保护装置要重新设置参数，串联的阻值也没有计算的方法，目前尚未发现文献有对其进行定量研究的。线路串联电容造价太高，不适合我过国情。反注电流法是利用监测中性点直流大小和方向，向中性点注入大小相等，方向相反的电流，来抵消直流对变压器的影响。电位补偿法的思路是改变变压器接地点电位，减少 ESP，但是缺点是会对周围变压器造成影响。 3 总结 本文通过对磁暴的发生原因进行了分析，然后从电力系统无功补偿的方面进行了抑制其影响的内容。通过分析可知，磁暴对电力系统的影响比较大，通过对无功补偿方式的优化可以有效解决相关的影响，为电力系统的正常运行提供保障。 参考文献 1 郭强，张运洲，吕健。我国未来同步电网构建研究J.电网技术，2005， （22）. 2 马晓冰，Ian J.Ferguson，孔祥儒，闫永利。地磁感应电流（GIC）的作用与评估J.地球物理学报.2005， （06）.
