主变中性点直流偏磁抑制

变压器直流偏磁抑制技术研究摘要：采用长距离传输的直流输电方案，有利于提高电力传输的经济性、灵活性、稳定性，系统运行过程中调度电力也比较灵活，高压直流传输技术具备非常好的前景。

然而，高压直流输电系统易出现主变直流偏磁，当系统直流用单极大地返回工作的方式，会出现主变压器异常，噪音增大振动变大。

随着我国大力实施西部向东输送电力的政策，中国高压直流输电（HVDC）技术越来越多地使用在电力网络中，这个问题显得更加迫切和重要。

本文主要对变压器直流偏磁抑制技术进行了一定的研究。

关键词：变压器；直流偏磁；抑制技术；研究1、变压器直流偏磁产生机理直流电流经中性点入侵变压器绕组时，直流电流产生的直流磁通与变压器交流电流产生的交流磁通叠加，形成总磁通。

直流偏磁时，变压器绕组中的励磁电流和铁心中的磁通波形均发生了变化，如图所示（实线、虚线分别代表无、有直流电流作用时的情况）。

由图可知，变压器未发生直流偏磁时，其励磁电流和铁心磁通曲线均为正弦波且正负半轴对称，铁心也工作在线性区；变压器发生直流偏磁时，其励磁电流波形发生了畸变，正半轴波形出现尖峰且幅值增大，负半轴波形仍为正弦波，而铁心磁通波形向正半轴偏移，铁心工作在饱和区。

随着直流量的增加，励磁电流波形畸变越来越严重。

2、直流偏磁对变压器的影响2.1、励磁电流畸变变压器出现直流偏磁时，直流电流产生的直流磁通叠加在交流电流产生的交流磁通上形成总磁通，使变压器磁通密度增加、铁心饱和程度加深、励磁电流增加、电流波形畸变严重。

2.2、变压器振动加剧变压器本体振动主要源于硅钢片磁致伸缩引起的铁心振动，磁致伸缩使铁心随着励磁电流的变化而出现周期性振动。

直流偏磁下的变压器铁心处于正半周饱和状态，磁通向正半轴偏移，励磁电流波形发生畸变，导致磁致伸缩加剧，进而加剧铁心振动；硅钢片接缝处和叠片间存在由漏磁通引起的电磁吸引力，磁饱和时电磁吸引力随漏磁通增加而增大，也加剧了铁心、紧固螺栓、引线夹件绝缘螺栓等的振动，严重时会使变压器部件出现松动现象。

抑制中性点接地变压器上直流分量的措施直流电输电体系采用单极大地的返回方式运行时，直接输送电流即注入电流，土壤电阻高，电位就高，所影响的范围也大。

在交流变电站的接地点，直流电接地极高电位也作用与此，也因此，直流电流会直接通过中性点接地的变压器，造成变压器直流偏磁现象。

如果这种方式下增加输送直流功率，那么通过较大电流的电流就有可能磁饱和，这是就会出现噪声增大、振动加剧等现象，影响了变压器的安全运行，也影响了电网的正常运作。

1 中性电接地变压器流入直流的危害变压器发生偏磁饱和现象时，会造成直流电流通过交流系统，产生不小的危害。

偏磁会让变压器变成交流体系中的谐波源，发出谐波流进入系统，直接导致系统的电压波形发生畸变、滤波器超载、继电保护器发生误动；在进行单向重合闸时，潜供电流变高、断路器的恢复电压变大；和空载长线过程中过电压持续产生。

除此之外，这种现象还会导致变压器磁炉发生饱和，励磁电流变大，变压器的无功消耗增加，系统的电压降低，系统无功补偿装置超载。

另外一个后果就是引发不正常的振动和噪声，增大变压器的有功损耗，还有可能造成过热损坏。

2 抑制中性点接地变压器上直流分量的措施本文结合我国核电站主变压器的具体情况，分别对抑制直流输电体系的单极大地回线运行方式在变压器中性点引起的直流电流的几种措施进行了深入研究。

在现行的抑制中性点接地变压器上直流分量的措施主要有以下几种：1）变压器中性点串联电阻根据我国某核电站提供的实际数据实验可知，通过变压器的直流电流的数字大小不仅仅取决于直流输电的大地回线中所引起的中性点接地电位差，还受着变压器中性点接地的电阻、其中连接线路的等效电阻以及绕组等的影响。

在该核电站输电系统中，直流输电体系双极平衡运作，并且其中一条输电系统单极的大地回线输送功率固定的情况下，将流过电流限制在10A下，则A地主变压器中性接地点的电阻要高于130Ω，B地电阻高于53Ω。

在运行方式和功率不变的前提下，改变A地电阻则B地的电阻发生变化，反之亦然。

直流偏磁对中性点直接接地变压器运行的影响与防范
首先，直流偏磁会使得中性点电位上升，从而导致绕组绝缘电压升高。

当绝缘电压超过绝缘强度时，会引起绝缘击穿并导致设备损坏。

要防范这
种影响，可以在变压器中引入中性点绕组绕组接地电阻，减小绕组的绝缘
电压。

其次，直流偏磁还会在变压器绕组中产生额外的电磁力，使绕组发生
振动，从而引起机械损坏。

为了减小这种影响，可以在绕组中加入阻尼材
料以减缓振动。

此外，直流偏磁还会导致绕组中电流过载，增加绕组短路的风险。

当
绕组过载时，会加剧绕组的发热，并可能导致绕组短路。

为了防范这种风险，可以加大变压器的额定电流容量，或者通过升压器等措施来提高绕组
的电流承载能力。

最后，直流偏磁还会引起绕组中的局部过热，从而导致变压器绕组的
老化和损坏。

为了减少这种影响，首先需要改变变压器的运行参数，如降
低工作电压、降低短路阻抗等；其次，可以采用降低直流偏磁的办法，如
增加直流偏磁抑制装置或优化变压器设计结构。

综上所述，直流偏磁对中性点直接接地变压器的运行会产生一系列的
影响，包括损坏绕组、增加绕组短路的风险、增加绝缘击穿的风险以及引
发电力设备损坏等。

为了减少这些风险，可以采取一系列的防范措施，如
引入中性点绕组接地电阻、加入阻尼材料、增大额定电流容量等。

这些措
施可以有效降低直流偏磁造成的影响，保证变压器的正常运行。

抑制变压器直流偏磁的措施如果变压器励磁电流中出现了直流分量，这种现象被称为变压器直流偏磁，它是变压器的一种非正常工作状态，本文针对直流偏磁现象进行了初步研究，分析了其出现的机理，概括性地总结了直流偏磁对变压器及电网造成的不良影响，比较完整地提出了一些目前普遍使用的措施。

标签：直流偏磁；变压器；中性点引言直流输电的运用带来了更多变压器直流偏磁的问题，尤其是以大地返回方式运行的直流输电系统，其接地极电流会通过变压器中性点流过变压器绕组，从而使变压器发生直流偏磁现象，导致变压器出现噪声增加、铁心过热等危害，严重时甚至威胁到了电网的安全运行。

因此，如何有效抑制电力变压器中的直流偏磁现象受到国内外的普遍关注。

1直流偏磁的产生机理在高压直流输电过程中，直流偏磁的产生原因有两种：一种是交直流电网共同运行的时候，特别是当高压直流输电采用单极大地回路方式运行的时候，如图1所示，由于各个接地点之间存在一定的电位差，变压器一次侧的接地点会流入一定的直流电流。

另一种是太阳耀斑活动导致地磁暴时，变压器接地极会产生地磁感应电流，其频率在0.001Hz～0.01Hz之间，与直流电流非常相似，其幅值一般为10A～15A，甚至最高可达到200A。

2 直流偏磁对变压器的不利影响直流偏磁对变压器的影响有很多，其危害也是不可小觑的。

由于直流励磁电流的注入，铁心磁通密度增加，励磁电流产生畸变，产生大量谐波分量。

大量谐波分量的产生导致变压器损耗增加、温升增加、引发局部过热。

并且导致变压器磁滞伸缩加剧，噪声增大。

同时漏磁通增加，导致绕组电动力增加，使变压器振动加剧，这比噪声更加严重，可能会导致变压器内外相关部件松动、绕组绝缘的磨损，对变压器绝缘和抗短路冲击能力会有较大损害。

此外，谐波流入系统后会引起交流系统电压波形畸变，导致继电保护误动。

直流偏磁还会造成无功补偿装置过载或电力系统电压下降，严重时会使电网崩溃。

3 抑制直流偏磁的措施3.1 中性点注入反向直流电流。

直流偏磁抑制措施研究综述摘要：近年来，随着高压直流输电和变压系统的发展，我国直流偏磁现象越来越严重。

研究可广泛使用的有效变压器，确保变压器安全运行的直流偏置抑制措施具有重要意义。

关键词：变压器；直流偏磁；抑制措施直流偏磁是由于外部电压环境变化引起，而强加于中性点直接接地的变压器，研究直流偏磁抑制技术对电力系统的正常运转具有重要的实际意义。

分析所产生的直流偏磁的原因分析，并研究适当的措施来抑制直流偏磁，使高压输电过程中的变压器的安全性得以提高。

1直流偏磁产生原因1.1地磁暴当太阳发生耀斑等剧烈活动时，太阳产生高温等离子体高速向地球运动，导致地磁场发生剧烈变化，使大地表面产生低频（0.001～1Hz）感应电动势（ESP），处于不同电位梯度的接地变压器通过输电线和大地形成回路，回路中流过感应电流（GIC），由于感应电流频率较低，相对于工频来说接近于直流，因此可使变压器产生直流偏磁现象。

1.2高压直流输电高压直流输电（HVDC）系统由于具有造价低、损耗小、稳定性高等优点，在远距离、大功率输电中得到越来越广泛的应用。

当系统以单极大地回线方式或双极不平衡方式运行时，可能高达上千安的直流电流将通过换流站接地极流入大地，直流电流回路上的大地将产生电位梯度。

1.3直流杂散电流杂散电流是指在设计或规定回路以外流动的电流。

直流杂散电流主要来源于轨道交通等直流电气化铁路、冶炼厂等直流电解系统和直流电焊系統等直流负荷。

直流杂散电流的流动导致回路上的大地产生电位梯度，不同电位梯度上的接地变压器中性点将流过直流电流。

2直流偏磁对变压器的危害2.1噪声增大变压器噪声是由硅钢片的磁伸缩引起的，在正和负不对称周期性变化的磁场下，硅钢片调整它们的大小，从而引起振动和噪音。

振动产生磁致伸缩也是不规则的，这就会使噪声随磁通密度增大而变大。

当变压器绕组中流经直流电流时，使得励磁电流产生畸变，产生了各次谐波，同时主磁通也成了正负半轴不对称的周期性变化磁场，噪声也就增加了。

1000kV特高压变压器直流偏磁的研究与抑制摘要：近年来，超高压直流输电以其高效、经济性的特点在我国长距离输电中得到应用，我国超高压直流输电技术已达到了国际领先水平。

随着越来越多的直流输电线路投入运行，我国电网呈现交、直流系统共存的新局面。

直流输电单极大地回路以及双极不平衡运行方式下，将会导致电网内距离直流换流站较近的交流变电站变压器压器中性点直流电流过大。

直流偏磁现象造成变压器噪声增大、振动加剧、系统谐波、损耗增加、线圈过热等问题的出现等，严重时能造成变压器损坏。

关键词：特高压变压器，直流偏磁，偏磁电流，隔直装置。

引言：本文介绍了直流偏磁产生的原因以及对交流变压器的影响，通过计算偏磁电流值分析是否需要增设隔直装置，并比较不同原理变压器中性点隔直装置优缺点，总结了电容器隔直装置对直流偏磁的抑制效果，提出解决方案和措施。

1、研究背景锡盟江苏泰州±800kV特高压直流输电工程接地极位于内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林浩特市朝克苏木境内。

大唐锡林浩特电厂位于朝克接地极南59.8km、西15.8km处，与1000kV胜利变连接。

1000kV胜利变位于朝克接地极南53.4km、西3.5km处。

当直流系统单极-大地回路方式运行时，6250A的直流电流在1000kV胜利变和大唐锡林浩特电厂形成不同的地电位，如果两端变电站均没有采取隔直措施，将在该两端变压器中流过直流电流，对变压器铁芯构成直流偏磁。

大唐锡林浩特电厂主变为特变电工沈阳变压器集团有限公司生产的DFP-270000/1000型单相电力变压器，正常在5分接位置运行，额定容量270MVA，额定电压（1100/-4×1.25%）/22 kV，高/低压侧额定电流447.5/12272.7A，接线组别为YNd11(三相），短路阻抗14.18%。

高压绕组单相直流电阻为0.9750Ω，低压绕组单相直流电阻为0.0007247Ω，接地网工频接地电阻为0.2Ω。

750kV某变电站主变直流偏磁分析及抑止措施探究摘要：本文针对750kV某变电站主变直流偏磁现象进行了详尽的分析，并提出了一系列有效的抑止措施。

通过实时监测主变直流电流，我们确定了直流偏磁的存在，并且表明该现象对变电站运行稳定性和设备寿命产生了负面影响。

随后，我们开展了对该现象的深度探究，并提出一种基于震动抑止的有效控制措施。

1.引言750kV某变电站作为电力系统的关键设施，起着重要的供电和变电功能。

然而，随着电力需求的不息增长，变电站运行稳定性和设备寿命等问题亟待解决。

直流偏磁现象是影响变电站正常运行的一个重要因素。

因此，对750kV某变电站主变直流偏磁进行深度分析并制定相应的措施，对于提高变电站的运行效率和可靠性具有重要意义。

2.直流偏磁的定义和原因直流偏磁是指主变中心抽头电气量瞬时值与直流重量之间存在较大差异的现象。

直流偏磁的主要原因包括主变饱和、系统过电压、电力负载波动等。

这些原因导致直流电流超过主变额定电流，从而引起直流偏磁现象。

3.主变直流偏磁的影响主变直流偏磁对变电站设备和系统稳定性产生了重要的负面影响。

起首，直流偏磁会导致主变电流增大，从而引起设备温度提高，缩短设备寿命。

其次，直流偏磁还会导致变电站电压稳定性下降，可能引发电压跳闸和电力系统不稳定问题。

因此，对直流偏磁现象进行分析并实行有效的抑止措施对于变电站的正常运行至关重要。

4.直流偏磁的分析方法为了准确分析直流偏磁现象，我们对750kV某变电站的主变进行了实时监测。

通过对主变电流曲线的测量和分析，我们确定了直流偏磁的存在。

同时，我们还测试了不同负载率下主变直流电流的变化状况，并对其进行了统计。

通过这些试验数据，我们得出了直流偏磁现象与负荷率和电力负载波动之间的相关性。

5.直流偏磁的抑止措施探究为了抑止直流偏磁现象的发生，我们提出了一种基于震动抑止的控制措施。

该措施基于对主变运行状态的监测，通过对主变抽头位置进行微小震动来抑止直流偏磁现象的发生。

大型电力变压器直流偏磁的影响和抑制方法摘要：近年来，超高压直流输电以其高效、经济性的特点在我国长距离输电中得到应用，我国超高压直流输电技术已达到了国际领先水平。

随着越来越多的直流输电线路投入运行，我国电网呈现交、直流系统共存的新局面。

直流输电单极大地回路以及双极不平衡运行方式下，对于交流输电系统中变压器影响问题日益严重。

监测变压器直流偏磁状况及解决直流偏磁对变压器的影响，已经成为越来越多的学者和专家的共识。

如何有效的抑制大型电力变压器的直流偏磁现象，并且降低直流偏磁现象造成的设备运行异常现象，成为当前大型电力变压器应用单位发展中主要面临的问题。

关键词：变压器中性点；直流偏磁；直流电流；抑制措施1 电力变压器直流偏磁产生的原理直流偏磁是变压器的一种非正常工作状态，当直流输电线路单极大地运行时，接地极电流通过交流系统的变压器中性点流入交流系统，随着其电流的增加，励磁电流波形发生畸变，主要是正负半周不对称。

与直流同向的一边，由于铁心过度饱和，电流波形变为尖顶波；与直流反向的一边，铁心的饱和度下降，励磁电流幅值变小，呈现平顶波，此现象严重影响了交流系统的安全稳定运行。

其次太阳表面剧烈的耀斑活动会使地球产生极光电流，从电磁理论可知，这些变化的极光电流能产生扰动电磁场。

从而在地表面上产生电位差，也即所谓的地面电势（ESP）。

该地磁感应电流经过变压器接地中性点，同样引起变压器的偏磁问题。

2 直流偏磁对变压器的危害变压器绕组中有直流分量流过时，这些直流磁通造成变压器铁芯严重饱和，励磁电流高度畸变，产生大量谐波，变压器无功损耗增加，金属结构件损耗增加，导致局部过热现象，破坏绝缘，损坏变压器或降低使用寿命。

严重时甚至引起系统电压降低，系统继电器误动作，严重影响变压器的安全运行。

变压器直流偏磁所带来的危害主要有以下几个方面：1）噪音增大变压器线圈中有直流电流流过时励磁电流会明显增大。

对于单相变压器，当直流电流达到额定励磁电流时，噪音增大10dB；若达到4 倍的额定励磁电流，噪音增大20dB。