直流偏磁

直流偏磁1 背景高压直流(HVDC）输电系统在我国正得到越来越广泛的应用。

为了实现远距离或超远距离大容量送电,将有更多高压甚至特高压直流工程建成并投入运行。

实践证明，直流输电在一定条件下，是具有很大的经济效益。

交直流混合运行的电网结构使得交直流系统之间的相互影响越加明显,对南方电网而言尤为突出[1]。

而在HVDC运行过程中发现，双极两端中性点接地直流换流站接线方式广泛运用到远距离的高压直流输电领域中。

虽然正常运行时两极电流相等，地回路中的电流为零，但是只要是运行过程中两极的电流不相等（采用单极运行、双就极电压对称电流不对称或者双极电流电压均不对称方式运行），接地极都会有电流流过，在直流输电线路和大地间形成回路，造成直流偏现象。

[2]在我国，110kV 及以上电压等级系统中性点采取直接接地。

如果出于不同地点的变电站的中性点点位被不同程度的抬高，则直流电流将通过大地和交流线路，由于一个变电站（变压器中性点）流入，在另一个变电站（变压器中性点）流出，继而产生直流偏磁。

在电网中，很多变压器都受到了直流偏磁电流的影响，受到影响的变压器有的是在换流器直流接地极附近，有的却是远离直流接地极[3]。

事件初期，曾经怀疑主要是换流站的谐波电流所致，之后逐渐将注意点集中到中性点接地变压器的直流偏磁上，为了验证这些变压器正是受到了直流偏磁的影响,工程上也采取不少的方法。

直流偏磁问题在20世纪80年代后期开始引起国内外研究者的重视并陆续开展了相关研究。

有关的抑制措施也曾有工程应用。

然而,截至目前,工程应用中仍未有简单、实用、可靠的解决方案,也没有长期可靠的运行经验做支撑。

本文将主要介绍一下直流偏磁产生的原因、现象、危害及抑制措施等。

2 直流偏磁产生的原因2.1 直流偏磁的产生机理[4]变压器的铁心是由0.3 至0.35mm 的硅钢片叠成，因硅钢片的磁化曲线成非线性，使铁心磁通φ与通入磁化线圈的电流i 成非线性，即φ=f（i）成非线性关系，如下图2.1(b)所示，在设计变压器时，为了充分利用铁磁材料，使变压器额定运行时主磁通φ运行于如图2.1(b)中的线性区端点A 点。

直流偏磁原理嘿，咱今天就来唠唠直流偏磁原理！你说这直流偏磁啊，就好像是一个爱捣乱的小淘气。

咱平常生活里不是有磁铁嘛，那直流电流呢，就跟个小魔法师似的，能让铁芯之类的玩意儿带上磁性。

这就好比啊，本来铁芯是个老老实实的“乖孩子”，可这直流电流一来，就把它给带偏啦，让它也变得有磁性啦！你想想看，这铁芯要是被偏磁了，那可不得了。

就像本来走得好好的路，突然有人给你使绊子，让你走得歪歪扭扭的。

这在很多电器设备里可就是个大问题呀！比如说变压器，要是有了直流偏磁，那它工作起来可能就不灵光啦，嗡嗡响个不停，好像在抱怨呢！那这直流偏磁是咋来的呢？这原因可多了去了。

就像咱生活里遇到的各种麻烦一样，来源五花八门的。

比如说，有时候是附近的直流输电线路捣的乱，它那直流电就偷偷摸摸地影响到了其他设备。

还有的时候呢，是一些不太靠谱的接地系统惹的祸，就像一颗老鼠屎坏了一锅粥。

这直流偏磁的影响可不能小瞧啊！它能让设备发热，就像人发烧一样，浑身不舒服。

而且还可能让设备的性能下降，本来能干很多活的，这下可好，干不了啦！这不是耽误事儿嘛！那咱咋办呢？咱就得想办法对付这个小淘气呀！就像咱对付生活里那些捣乱的家伙一样。

可以从源头抓起呀，把那些产生直流偏磁的因素给找出来，然后想办法解决掉。

或者给设备装上一些防护装置，就像给咱自己穿上铠甲一样，让直流偏磁没法轻易捣乱。

你说这直流偏磁是不是很让人头疼？但咱可不能怕它呀！咱得勇敢地面对，想办法解决。

就像咱面对生活中的困难一样，不能退缩，得勇往直前！反正我是觉得，只要咱用心去研究，去想办法，就一定能搞定这个直流偏磁，让那些电器设备都能好好工作，为咱服务！这直流偏磁原理虽然有点复杂，但咱也不能被它吓倒呀，对吧？咱得把它搞清楚，让它乖乖听话！。

概述直流偏磁对变电站的影响及预防措施摘要：直流偏磁现象是由于电力系统中变压器接地中性点间存在直流电位差而产生的。

在高压直流输电过程中，由于单极大地方式运行产生的直流电场或者太阳磁暴产生的地磁感应中电流的直流成分对中性点接地系统变压器的正常运行造成很大影响。

本文从直流偏磁的产生机理入手，着重介绍了对变电站的影响及预防措施。

关键词：变压器中性点；高压直流输电；直流偏磁一、引言随着高压直流输电（HVDC）技术在国内电网中越来越多地应用，由于其输送容量大、输送距离远、调节迅速、运行灵活，HVDC在远距离大容量输电、区域电力系统互相连接中起到了十分重要的作用，但也带来了一些新问题。

自2000年12月开始，南方电网大亚湾核电站发现主变压器时常出现噪声异常及增大的情况；2003年初因三龙直流输电启动调试导致江苏电网出现明显的直流电流；天广直流单级大地调试中，附近的电厂、变电站也有类似的情况发生。

因此需要对产生该现象的原因——直流偏磁进行研究并找出应对措施。

二、直流偏磁产生原因及对变压器的危害（一）直流偏磁产生的原因分析当高压直流输电运行在单极大地回线或双极不对称运行方式时，接地极附近有直流电位，该电位和高压直流输电输送的电流大小和该处的土壤电阻率有关。

高压直流输电输送的电流越大，土壤的电阻率越高，电位也就越高。

不同位置的接地变压器的中性点之间犹豫存在着直流电势差且交流系统的电阻值很小，从而使流过接地变压器中性点，在交流系统中形成了回路。

当流过接地变压器中性点的电流过大时，变压器会发生直流偏磁进而导致谐波增加、噪声增大、过热等问题，严重时会引起变压器的损坏，并可能引起保护误动。

大多数的直流输电工程有四种接线方式：双极两端中性点接地大地回线、单极大地回线，单极金属回线，单极双导线并联大地回线方式。

后两种方式用的比较少，在这里就不做说明了。

直流输电一般需要一个直流高压极线与大地构成回路，只能以大地返回的方式运行。

在双极两端中性点接地方式下运行时，如果双极对称运行，则两极流经接地极的电流基本互相抵消，接地极电流很小，如果双极不对称运行（主要指电流不相等），则流进接地极的电流为两级电流之差。

学习笔记之直流偏磁一、主变简介主变为天威保变电气股份有限公司制造的SFP—720MWA/500KV型三相一体式、双绕组、无载调压、强迫油循环风冷、铜绕组变压器，额定电压比550＋2×2.5%/20KV，额定电流756/20785A,采用YN，d11连接方式，共6+1组风扇，高压中性点直接接地。

高压侧采用500KV架空线接入500KV升压站，20 KV侧为全连离相封闭母线，绕组绝缘耐热等级为A级。

变压器铁芯和较大金属结构零件均通过专用接地装置可靠接地，接地处均有明显接地符号“〨”字样。

正常电气巡检时，偶尔会遇到主变声音异常增大，且与机组负荷无直接关系。

就地检查冷却器运行正常，各出线套管无发热、闪络现象，触摸变压器本体，无明显发热及振动增加。

联系盘前值班员，未发现主变电流、温度异常，经电气专工检查后认为是直流偏磁引起主变振动加大，暂不影响正常运行，加强巡检监视。

二、直流偏磁产生原因1、太阳等离子风的动态变化与地磁场相互作用产生的地磁风暴。

地球磁场的变化将在地球表面诱发电位梯度，其大小取决于地面电导率和地磁风暴的严重程度，当这低频且具有一定持续时间的电场作用于中性点接地电力变压器时，将在绕组中诱发地磁感应电流，其频率在0.01~1Hz之间，与50Hz 的交流系统相比较，可以近似看成直流，其数值较大，但持续时间短。

2、直流输电线路与交流输电线路并行或交流网络中存在电压、电流关系曲线不对称负载时。

直流输电系统常采用单极运行方式，因为可以利用大地做良导体，省去一根导线而节约成本。

在单极大地回路运行方式或双极不平衡运行方式时，大地作为直流输电回路，流通的电流为直流输电系统的运行电流。

由于地下长期有很大直流电流流过，在其换流站周围一定区域中会产生地表电流，与其并行的交流系统变压器就会受到干扰，这种干扰的直接表现就是通过交流变压器接地中性点在变压器励磁电流中产生直流分量。

当流过变压器每相绕组的直流电流增大达到一定程度时，必然会引起铁心磁饱和，从而导致励磁电流波形发生畸变，从而引起变压器发生直流偏磁，其数值较小，但持续时间较长。

发电厂主变直流偏磁的原因分析及处理摘要：变压器发生直流偏磁，会导致变压器噪声振动增大，增加变压器的无功损耗和温升，威胁发电厂和电网的安全运行。

本文排查确定了惠州某电厂#1主变压器发生直流偏磁的原因，且对比了各种隔直方法的优缺点，为该厂选取了合适的隔直方案，解决了该厂#1主变的直流偏磁问题。

关键词：主变压器；直流偏磁；隔直1、引言电力系统根据发生单相接地故障时接地电流的大小，分为大电流接地方式和小电流接地方式两大类，其中大电流接地方式系统的变压器中性点是直接接地或者经小电阻接地，我国规定110KV及以上电压等级的系统采用中心点直接接地方式。

近年来，随着电网高压直流输电的大力发展，以及电气轨道交通的大力建设，电力系统越来越多中性点直接接地的变压器受到直流偏磁的影响。

惠州某电厂三台机组配有三台220KV三相双绕组变压器，型号为SFP-480000/220，额定容量为480MVA，三台主变中性点接地方式为#1主变直接接地，#2、#3主变中性点不接地，自2013年以来，#1主变频繁发生直流偏磁现象。

2、该厂#1主变直流偏磁现象2011年11月，惠州某电厂#1主变压器正常运行中，运行人员发现#1主变噪声和振动比#2、#3主变大，查看#1主变电压和电流等参数没有发现异常，怀疑流经#1主变中性点处的直流电流分量较大，实际测得流过#1主变中性点的直流电流为51A。

报告中调后，得知500KV江城直流（三峡-博罗）输电线路单极运行，造成惠州片区的部分变压器中性点直流分量超标，发生直流偏磁现象，运行人员被迫降低机组负荷运行。

随后几年，该电厂#1主变频繁发生直流偏磁现象，原因都是因为江城直流（三峡-博罗）输电线路单极运行。

3、该厂#1主变直流偏磁的产生原因变压器正常运行时，绕组中只有交流电，当绕组中流过直流电流时，变压器铁心会发生偏磁，磁通发生变化，使原来磁化曲线工作区的一部分移至铁心磁饱和区，使得励磁电流变成尖顶波，最终导致变压器噪音和振动增大，这就是直流偏磁现象。

变压器直流偏磁限值
变压器直流偏磁限值是指变压器所能承受的最大直流偏磁电流值。

直流偏磁是指变压器铁心中的磁通不是完全交变的，而存在着一个恒定的或几乎恒定的直流成分。

直流偏磁会引起变压器的铁损增加和磁通泄漏增加，从而影响变压器的工作性能。

变压器直流偏磁限值通常由制造商规定，以保证变压器的正常工作。

具体的直流偏磁限值取决于变压器的设计和制造工艺，一般来说，变压器直流偏磁限值的大小应根据变压器的额定容量和设计工作条件进行选择。

在实际应用中，为了避免变压器发生过大的直流偏磁，通常会采取一些措施，如使用特殊设计的变压器，增加磁通泄漏的阻抗等。

同时，也可以在变压器的运行过程中监测和控制直流偏磁电流，以确保变压器的安全运行。

直流偏磁对变压器的影响及防治措施摘要：随着我国电力行业的飞速发展，电力的供需矛盾已经成为现代电力的主要矛盾，加大对大容量、长距离的直流输电的研究力度，对解决这一矛盾有深远意义。

在高压直流输电过程中，流经绕组的直流电流成为变压器励磁电流的一部分，该直流电流使变压器铁心偏磁，改变了变压器的工作点，使原来磁化曲线工作区的一部分移至铁心磁饱和区，结果总励磁电流变成尖顶波，最终导致变压器振动增大。

所以本文从直流偏磁的机理入手，着重讨论直流偏磁对变压器的影响以及如何防治直流偏磁。

关键词：直流偏磁；变压器；防治措施一、我国电力现状随着±800kV直流线路及1000kV交流电网的建设，我国大容量、远距离的电网格局已逐步发展起来。

在直流输电工程大量建设的基础上，国内关于变压器直流偏磁的研究也日渐得到重视。

由于我国的电网复杂，直流输电线路和大量交流输电线路交叉运行，不可避免地存在直流偏磁问题，由太阳耀斑剧烈活动引起的地磁暴也会造成同样的现象。

所以直流偏磁是我国电网现阶段亟需解决的问题。

二、直流偏磁产生的原因直流输电线路与交流输电线路的并行运行或交流线路中存在电压电流关系曲线不对称的负载都会导致直流偏磁；当太阳耀斑进行剧烈活动时，产生的射线流会向四处发散，部分指向地球，将地磁场的稳定性打破，在地球表面形成电流梯度，当其作用于中性点接地变压器时，产生地磁感应电流，导致直流偏磁现象；用电轨道交通的直流电源把大地作为其中的一极，类似直流输电的单极运行，这会使城市里大于110kV的变压器产生直流偏磁[1]。

三、直流偏磁对变压器的影响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，经傅立叶分解后发现，除了含有1、3、5…奇次谐波外，还含有0、2、4…偶次谐波，导致变压器无功损耗增加，局部过热，破坏绝缘，从而损耗变压器寿命。

变压器直流偏磁对变压器的影响主要表现在以下几个方面。