[發明專利]一種防止太陽磁暴、核脈沖對電網危害的方法

有效

• 申請號: 201410220125.5
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN104064964A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 丁衛東;蘇文博
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網山東省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02B1/16
• 分類號: H02B1/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種防止太陽磁暴、核脈沖對電網危害的方法。

背景技術

眾所周知，電網分為同步電網和非同步電網。用交流輸電線路連接構成的電網是同步電網，用直流輸電線路連接的兩個電網之間如果除了直流聯絡線以外沒有其他交流聯絡線，則兩個電網是非同步的。當然，如果兩個電網之間沒有任何聯絡線，則兩個電網當然各自獨立，當然也是非同步的。隨著我國特高壓技術的發展，地區電網通過特高壓交流線或直流線實現了互聯。以特高壓交流連接的電網將構成規模更大的交流同步電網，同步電網的安全性日益重要。我國之所以同時發展特高壓交流和直流聯網技術，實際上反映了對特大同步交流電網安全的擔心。

雖然電網發展已經有一百多年的歷史，各方面技術也已非常成熟，但隨著電網規模的擴大，也出現了一些非常復雜和難以解釋的問題，如太陽磁暴和地磁感應電流(GIC)對電網影響的問題，國家電網公司曾作為重大科技項目加以研究，但課題對GIC的成因和傳播機理并沒有搞清楚，也未提出具體的解決辦法。如果說2000年的美國大停電是電網關鍵聯絡線過載引起的連鎖事件的話，但1984年的加拿大和北美大停電事故，事件雖已過去30年，研究報告也很多，但事故的原因一直沒有結論。只查清了一系列跳閘事件的起源為一臺主變零序保護率先動作。零序保護動作的實質是電網經此處中性點流向大地的電流突然增大。與我國的電網保護理念不同，西方的電網保護裝置向來講究簡單可靠，因此，可以說，此次事故零序電流突然增大是確定無疑的，至于電流為何突然增大則未見有深入分析和報道。但根據眾多相關研究資料，當年正值太陽黑子活動劇烈期，加拿大及北極地區極光極為強烈，反應了太陽離子大規模沖擊地球，雖然有地球磁場的屏蔽作用，但不免仍有大量離子穿透地球磁場到達地表，而電網由于覆蓋面廣，距離長，其吸收的太陽離子必然要經泄流回路流動。由于太陽離子是帶正電荷的，在電網中形成的離子電流具有非周期、沖擊性特點，必然要經阻抗最小的路徑泄漏到大地，而中性點接地網是直接接地的，因此，太陽磁暴引起的電流(地磁感應電流GIC)通過變壓器中性點流向了大地。核彈產生的脈沖輻射對電網的影響機理也與此類似。

一個一直被業內忽視的、無可爭辯的事實是，中性點直接接地的同步電網上任意兩個接地網之間的直流電阻其實是很小的，其大小是輸電線路導線的內阻和接地網內阻，大大小于土壤中任兩點之間的電阻。因此，對太陽磁暴電流來說，電網其實是一個金屬導體，磁暴電流必然要在對地電阻最小的地方泄漏。

事實上，加拿大靠北部地區存在著很深的凍土層，而凍土導電率極低，磁暴沖擊電流必然轉移到南部地區尋找泄流點，如果恰巧南部某處中性點接地網接地效果很好，則該處就是最大的受害點。因此，可以推斷，1984年的加拿大和北美大停電事故很可能就是因為太陽磁暴造成關鍵變壓器零序電流動保護作而導致。

在上述分析中，中性點的接地方式成為問題的關鍵。正是由于變壓器高、低壓側的中性點通過接地網連接到一起，才造成大電網的接地網產生了金屬性互聯。對于直流輸電線路來說，當發生單級運行時，其中一極為架空線，另一極則是接地網。由于接地網與周圍土壤存在著梯度電壓，電流便在接地網與周圍土壤中流動，如果這種直流電流走廊與變電站較近，則大的直流電流必然流入變電站的接地網，并經交流線路繼續向遠處擴散。我國首條直流輸電線路的調試報告中也報道了這一現象。有論文曾報道粵嶺核電站直流輸電系統單級運行時該廠主變噪聲大增，中性點電流達30A。實際上，核電站由于接地網設計標準高、又緊靠大海，因此，接地效果自然很好，自然就導致電網中的部分直流成分經過該點流向大地。中性點電流流過變壓器繞組的直接現象是變壓器噪聲加大。直流電流流經變壓器，輕者噪聲增大，縮短變壓器壽命，重者破壞繞組絕緣，造成重大事故。

因此，以上分析說明，直接接地交流電網的主變壓器中性點的接地方式在太陽磁暴災害、直流輸電單級運行時以及核彈爆炸時對電網的負面作用方面扮演了重要角色。本發明就是針對以上問題提出的一個解決辦法。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種防止太陽磁暴、核脈沖對電網危害的方法，該方法通過將目前交流同步電網中的變壓器中性點與發電廠或變電站的公共接地網直接相連的方式改為獨立接地的方式，阻斷了地磁感應電流(GIC)的金屬性連接通道，因而使地磁感應電流局部吸收，避免了GIC集中到一處釋放而造成破壞的危險。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種防止太陽磁暴、核脈沖對電網危害的方法，包括以下步驟：