直流偏磁简介

直流偏磁之我见摘要：1 直流偏磁产生的原因电力变压器中的“直流偏磁”是指由于某种原因导致的直流磁势或直流磁通，以及由此引起的一系列电磁效应，主要发生于如图所示的变压器变压器形式（Y0d 接法）及系统连接中。

在线运行的变压器绕组内产生较大的直流分量，可以由如下原因引起:1.1 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”地磁场的变化将在地球表面诱发电位梯度。

在地面电导率较小的地区，当发生严重地磁风暴时，这种电位梯度可达每公里几伏至上百伏，持续时间可为几分钟到几小时，这一低频且具有一定持续时间的电场作用于输电系统中中性点接地的电力变压器时，地表电位梯度将在其绕组中诱发地磁感应电流，其频率在0.001～1Hz之间，与50Hz的交流系统相比较，可看作近似的直流，其值可达80～100A 以上,在一些自耦变压器中已测得地磁感应电流每相超过200A。

地磁风暴影响电信系统最早于1846年在英格兰被注意到,而电力系统干扰与地磁现象的联系直到1940年才在美国被报道，这一现象在近几十年中曾多次发生，但直到1989年3月13日，严重的地磁干扰影响了世界范围的电力和通讯系统，这才引起人们的重视。

这次干扰造成加拿大魁北克水力发电中断；美国东海岸发电站的大型升压变压器被毁，其中连接两个低压绕组导线的铜接头烧毁；磁暴期间有8台自耦变压器出现不同程度的过热, 其中一台因严重的油箱过热而损坏。

美国IEEE输配电委员会从1990年至1993年，每年召开专题研讨会，专门成立了“地磁干扰及其对电力系统的影响”研究小组，并于1993年提出了有关研究报告[3]。

研究表明较大的地磁波动会引起电力系统出现不寻常的无功和有功波动、极度的电压波动、频移、不必要的继电器操作、变压器三角形绕组中三次谐波电流增加以及通讯、远程监测和监督管理报警误动作。

我国幅原辽阔，在一定地区存在地磁感应电流的可能性是存在的。

国内对Glc问题的研究开始于20世纪90年代后期。

变压器直流偏磁研究摘要：在变压器工作过程中，受各种因素的影响，其可能会出现直流偏磁现象，直流偏磁现象的产生会直接对变压器性能以及变压器使用寿命造成影响，这对于整个供电系统正常工作的实现都是极为不利的，因此相关人员必须加强对其的重视，积极的采取措施对变压器直流偏磁进行抑制，最大程度的为变压器安全运行做出保证。

本文就变压器直流偏磁的相关概述、变压器直流偏磁的基本原理、直流偏磁产生的原因、对变压器的影响以及变压器直流偏磁的抑制措施进行分析。

关键词：变压器；直流偏磁；原理；影响；抑制措施随着高压直流输电（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。

一、对变压器直流偏磁的相关概述随着社会的不断发展，大容量、长距离直流输电的应用范围被进一步扩大，在对直流输电进行应用的过程中所采用的主要方式主要为大地返回方式，这种方式会使得输电系统产生极地电流，这种电流会经由变压器的中性点向变压器绕组流去，这是导致变压器直流偏磁现象产生的最重要的原因。

因此相关供电单位必须对变压器直流偏磁进行重视，尽可能的采取措施对变压器直流偏磁进行抑制，最大程度的对整个电网运行的安全性进行保证。

直流偏磁现象是变压器在工作过程中最常出现的不良现象之一，导致直流偏磁现象的原因有很多，像在进行高压直流输电过程中所采用的输电方式一般为单极大地回路方式或者双机不平衡方式，在利用这两种方式进行高压输电的过程中，大地中所存在的回流会进入变压器绕组，进入的方式主要为通过接地中性点。

电力变压器的直流偏磁特性分析摘要：直流输电和地磁风暴在大地中产生的直流电流，经直接接地的变压器中性点流入绕组中，使变压器工作状态发生偏移，励磁电流发生畸变是产生直流偏磁的机理，在直流偏磁影响下，变压器噪声增大、振动加剧、局部过热，导致变压器绝缘降低，电力系统电压降低，甚至造成继电保护误动作；针对直流偏磁产生机理，使用在变压器中性点串联电容、电阻，削弱流入变压器的直流电流，可有效抑制直流偏磁。

关键词：变压器；直流偏磁；机理；影响；抑制措施0 引言目前，中国110kV及以上电力系统，广泛采用中性点直接接地运行方式，对于中性点直接接地系统，经过变压器中性点流入绕组中的直流电流导致变压器磁通曲线发生偏移，从而产生直流偏磁现象；直流偏磁现象使变压器的金属构件的涡流增大，损耗增加，运行噪声增大，甚至降低电力系统电压，影响电网安全稳定运行。

1 变压器直流偏磁产生的原因变压器直流偏磁主要是由于直流电流经过直接接地的变压器中性点流入绕组中，使变压器工作于非正常运行状态。

而大地中直流电流存在的原因有以下两种：（1）随着国家经济快速发展，电力需求不断增加，大容量、长距离直流输电工程得到广泛应用，目前直流输电系统常采用双极两端中性点接地运行方式，当双极电压、电流不相等时，即不对称运行方式时，大地中就存在直流电流，该直流电流为两级电流的差值；当直流输电系统采用单极大地回线运行方式时，大地构成直流输电回路的一部分，在大地中就会存在直流电流。

（2）地球内部存在的天然磁场—地磁场与太阳等离子风的动态变化相互作用产生的地磁风暴，使地磁场发生变化，这种变化在地球表面产生了电位梯度，在地面电导率较小的地区发生严重的地磁风暴时，在地表的电位梯度将在中性点直接接地的变压器绕组中诱发频率为0.001～1Hz之间的地磁感应电流，与电力系统中50Hz的交流电流相比，地磁感应电流可近似为直流电流，其值可以达到100A以上。

2 直流偏磁现象产生机理变压器铁芯由一种典型的铁磁材料硅钢片叠加而成，具有磁滞特性，而变压器正常运行时，工作在磁化曲线的非饱和区即OA段，变压器的磁通曲线、φ-I曲线和励磁电流曲线如图1中实线所示，当有直流电流流入变压器绕组时，直流电流和绕组中的交流电流叠加之后产生的总磁通使变压器工作状态发生了偏移，甚至进入了饱和区，使励磁电流增大并且发生畸变，如图1中虚线所示。

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！。

变压器中性点直流电流消除装置一、概述我国2/3以上的水利资源分布在西南地区，2/3左右的煤炭资源集中在内蒙古和山西，利用这些能源发电送到华东、华南沿海等经济发达地区需要长距离输电。

采用直流输电技术进行长距离输电，可以提高电力系统运行的经济性、稳定性和调度的灵活性，具有广阔的发展前景。

直流输电技术在我国已经取得了迅速的发展。

高压直流输电系统有双极运行和单极大地返回运行2种运行方式，通过对直流输电系统换流站附近变压器的跟踪检测，发现当直流输电系统采用单极大地返回运行方式时，其换流站附近中性点接地变压器会出现噪声和振动异常增大的情况。

进一步检测发现，直流输电系统以单极大地返回方式输送功率时，变压器中性点检测到的直流分量随直流输送功率的增加而升高，噪声和振动也随着直流分量的升高而增大。

从理论上分析，直流输电系统在单极大地返回运行方式下，大地相当于直流输电的一根导线，流通的电流为直流输电系统的运行电流，这将引起换流站附近地表电位发生较大的变化，使周边中性点接地变压器在中性点产生直流分量，从而引起变压器发生直流偏磁。

从贵广、天广和三常三个直流工程看来，在设计时都考虑了直流单极大地回路运行可能对接地极附近变压器带来的影响，但低估了这种影响。

这可能是在接地极对周围影响和现代大型变压器对中性点直流承受能力的评估两方面存在不足。

在针对运行后带来的严重影响，设计中也没有提出详细的措施来应对这种不利的情况。

随着西电东送政策的贯彻，随着高压直流输电（HVDC）技术在中国电网愈来愈多的运用，这个问题也显得更加迫切和重要。

变压器中性点直流电流消除装置正是用于治理直流电流对交流电网影响，其主要原理是采用在变压器中性点串接电容器组的方式消除从变压器中性点流入交流电网的直流电流。

装置采用智能化控制，在有直流电流时自动进入消直流工作状态，在直流电流小于限值时进入金属接地状态，在系统出现故障时装置恢复金属接地并能耐受系统短路电流冲击。

电力变压器直流偏磁现象综述作者：王善磊赵玉瑶彭嘉杰王嘉禾江春鑫来源：《科学与财富》2017年第33期摘要：随着特高压直流输电工程的实施，由直流极单极大地回线运行引起的直流偏磁现象对电网安全运行造成了严重威胁。

本文首先从两个方面对变压器直流偏磁成因进行了机理分析，并结合直流偏磁下变压器的励磁特性总结出直流偏磁对电力变压器的的危害，最后，综合评价了三种主流的抑制直流偏磁的措施。

关键词：变压器；直流偏磁；形成机理；危害；直流输电1、引言：直流偏磁现象属于变压器的一种不正常工作状态，即在变压器励磁电流中出现了直流分量，且同时发生半波饱和[1]，直流偏磁会使得励磁电流的谐波分量增加，而且出现大量偶次谐波。

这将导致变压器温升增加，噪声加剧，同时使得绕组电磁力增大，振动明显。

此外，直流偏磁对继保设备、电容器组、电流互感器等设备的正常运行也有不同程度的影响[2]。

高压直流输电是导致直流偏磁产生的主要原因。

因为其具有输送容量大、损便于异步联网、损耗耗小、输送距离长等优点近年来被广泛使用。

文献[3]指出由于苏州500kV木渎变电站距离±800kV同里换流站接地极较近，在实际生产生活中发现其受直流偏磁影响严重。

另外，直流输电在运行点调试或突发故障情况下亦有可能有大量直流电流通过接地极流入大地，从而导致交流电网内变压器直流分量增加，给电网安全稳定运行带来危害[4]。

国内外近年来对电力变压器直流偏磁现象的研究也取得了实质性的进展。

文献[5]指出同纯正弦交流励磁时的磁滞回线相比，直流偏磁条件下铁心磁滞回线发生了明显变化。

并说明在铁磁材料磁化特性的众多模型中，Jiles-Atherton（J-A）模型比较符合磁滞现象的物理本质，且模型参数较少、实现方便。

在此基础上，文献[6]利用J-A模型，成功建立了直流偏磁时的变压器模型，并且设计出计及涡流损耗和异常损耗的铁心动态磁滞损耗模型。

2、直流偏磁形成机理分析2.1从变压器运行工作点及励磁特性分析如图1为变压器直流偏磁下的工作点分析，可以看到，当正常运行时，变压器工作于磁化曲线OA段。

直流偏磁对电力变压器的影响及其抑制方法由于“西电东送”的需要、工业和城市的发展，高压直流换流站、金属冶炼厂和轨道交通系统逐渐增多，导致直流偏磁与变压器振动等问题日趋严重。

系统分析了直流偏磁产生的原因，直流偏磁对电力变压器的影响，以及直流偏磁的抑制方法。

标签：直流偏磁；电力变压器；高压直流输电0 引言直流偏磁是指直流电流注入变压器绕组中，导致变压器磁通中产生直流分量而导致的一系列电磁效应。

近年来，随着高压直流换流站、金属冶炼厂和轨道交通系统逐渐增多，直流偏磁导致的变压器振动等现象逐渐增加且日趋严重。

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。

如果两个变电站均有变压器中性点接地并且其直流地电位有差异，直流电流将以变压器、大地和输电线为回路，从电位高的变压器中性点流出，从电位低的变压器中性点流进。

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影响2.1 振动和噪音加剧当变压器中性点流入或流出直流电流时，直流电流将在铁芯中产生直流磁通，直流磁通与交流磁通叠加，使得一个半周的磁通大大增加，铁芯饱和，而另外一个半周磁通减小。

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。