变压器地磁感应电流-无功功率动态关系分析

王泽忠 黄天超

（华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室 北京 102206）

0 引言

太阳活动引起的地磁场剧烈变化称为磁暴。时变磁场在地面感应出的电场通过输电线、中性点接地变压器和大地构成的回路产生地磁感应电流（Geomagnetically Induction Current, GIC），其频率一般为 0.000 1～0.01Hz[1]。由其引起的变压器铁心半波饱和，会导致谐波、局部温升、无功损耗和振动、噪声增大等有害的干扰[2-8]。其中谐波和无功功率的波动会影响电力设备的安全稳定运行及整个系统的电压调控，因此危害最大[9]。近些年随着输电线路电压等级越来越高，导线电阻越来越小，变压器遭受的GIC 越来越大[10]。因此精确预测在地磁暴期间的变压器无功功率损耗就显得十分重要。

GIC 对不同类型变压器无功损耗影响大小以及两者之间的直接关系（以下简称为GIC-Q），国内外已有大量的研究[11-17]。目前普遍认为，单相变压器由于磁路结构的特点受GIC 影响导致的无功功率波动最大[18]；虽然谐波电流受变压器励磁曲线影响，但在实际测得的GIC 数值范围内，基波无功功率与GIC 之间呈线性关系[19]。然而上述研究直接把GIC等效为直流电流，没有考虑GIC 的准直流特性，尤其是在GIC 由一个正峰值向一个负峰值变化的阶段，其变化率较大，此时GIC 的这种准直流特性不可忽略。文献[20]首次提出不考虑GIC 的准直流特性，可能会导致对GIC 风险评估的降低。因此IEEE在Std C57.163—2015 标准中，将一个地磁暴事件分割为多个小区间，每个区间对应一个直流电流，以此来考虑GIC 的准直流特性对温升计算的影响，但这种方法并没有涉及对铁心动态过程的分析。……