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I C S29.180K41中华人民共和国国家标准G B/T1094.23 2019电力变压器第23部分:直流偏磁抑制装置P o w e r t r a n s f o r m e r s P a r t23:D Cm a g n e t i c b i a s s u p p r e s s i o nd e v i c e s(I E CT S60076-23:2018,MO D)2019-12-10发布2020-07-01实施国家市场监督管理总局目 次前言Ⅲ 引言Ⅴ1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 使用条件25 选用原则36 技术要求47 试验8 8 标志㊁包装㊁运输和贮存129 铭牌13 10 技术文件的要求13 附录A (资料性附录) 本部分与I E CT S60076-23:2018的技术性差异及其原因14 附录B (资料性附录) 高压直流输电系统引起地中直流产生的原理16 附录C (资料性附录) 直流偏磁产生危害的实例17 附录D (资料性附录) 电阻型限流装置20 附录E (资料性附录) 电容型隔直装置22 附录F (资料性附录) 变压器中性点直流计算所需的资料24 附录G (资料性附录) 直流偏磁电流计算方法25 附录H (资料性附录) 应用案例30 图1 电阻型限流装置接线原理图6 图2 电容型隔直装置接线原理图8 图B .1 直流输电工程单极大地回线示意图16 图B .2 地上电阻网络与地下电场的示意图16 图C .1 直流偏磁机理示意图17 图C .2 磁暴造成变压器直流偏磁引起的设备损害19 图C .3 主变故障图19 图D.1 电阻型限流装置典型原理接线图20 图D.2 电阻型限流装置结构示例图21 图D.3 有感干式电阻型限流装置结构示例图21 图E .1 电容型隔直装置典型原理接线图22 图E .2 电容型隔直装置结构示例图(带电子式保护开关加旁路开关)23 图G.1 直流偏磁电流计算大地建模示意图26 图G.2 经典土壤模型的示意图26 G B /T 1094.23 2019图G.3 直流系统单极大地运行时(3000A )接地极附近大地电位计算结果示意图27 图G.4 基于电压源等值的偏磁计算示意图28 图G.5 某电站直流抑制装置工程计算用电阻网络图29 图H.1 亭卫站电站电阻型限流装置外观图30 表1 试验项目9 表2 电容型隔直装置绝缘电阻测试要求10 表3 额定绝缘水平10 表4 通流材料承受短路电流后的温度限值11 表A.1 本部分与I E CT S60076-23:2018的技术性差异及其原因14 表C .1 复奉直流偏磁影响测试结果18 表C .2 嘉兴电厂#5主变振动数据18 表G.1 线路直流电阻值25 表G.2 土壤分层的电阻率和厚度26 表G.3 直流系统单极大地运行时(3000A )变压器中性点直流电流评估结果27 表H.1 电阻型限流装置应用测试数据30 表H.2 电容型隔直装置应用测试数据31 ⅡG B /T 1094.23 2019G B/T1094.23 2019前言G B/T1094‘电力变压器“分为以下部分:第1部分:总则;第2部分:液浸式变压器的温升;第3部分:绝缘水平㊁绝缘试验和外绝缘空气间隙;第4部分:电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则;第5部分:承受短路的能力;第6部分:电抗器;第7部分:油浸式电力变压器负载导则;第10部分:声级测定;第10.1部分:声级测定应用导则;第11部分:干式变压器;第12部分:干式电力变压器负载导则;第14部分:采用高温绝缘材料的液浸式变压器的设计和应用;第16部分:风力发电用变压器;第18部分:频率响应测量;第23部分:直流偏磁抑制装置㊂本部分为G B/T1094的第23部分㊂本部分按照G B/T1.1 2009给出的规则起草㊂本部分使用重新起草法修改采用I E CT S60076-23:2018‘电力变压器第23部分:直流偏磁抑制装置“㊂本部分与I E CT S60076-23:2018相比存在技术性差异,这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置的垂直单线(|)进行了标示,附录A中给出了相应技术性差异及其原因的一览表㊂本部分还做了下列编辑性修改:全文示例中的电压和频率均按我国的实际情况进行了调整;将I E CT S60076-23:2018范围中第2段的直流偏磁抑制装置的原理性描述移至引言中; 将I E CT S60076-23:2018中的3.6调整为本部分的3.1,将I E C T S60076-23:2018中的3.1调整为本部分的3.2,将I E CT S60076-23:2018中的3.2增加了 电阻型(R e s i s t o r-t y p e) 的限定,并调整为本部分的3.3,将I E C T S60076-23:2018中的3.3增加了 电容型(C a p a c i t o r-t y p e) 的限定,并调整为本部分的3.4,将I E C T S60076-23:2018中的3.4和3.5调整为本部分的3.5.1和3.5.2;在本部分的3.3中增加了注2内容;将I E CT S60076-23:2018中的4.2与4.1合并成本部分的4.1,将4.3调整为本部分的4.2; 删除了I E CT S60076-23:2018中5.1的第1段中有关直流偏磁抑制装置安装位置和分类的描述;将I E CT S60076-23:2018中的5.4调整为本部分的5.4.1,增加了5.4.2和5.4.3;在本部分的5.2中增加了第2段(包括注)和第6段内容;将I E CT S60076-23:2018中5.3的第3段内容调整为本部分5.3的第2段,将I E CT S60076-23:2018中5.3的第2段内容进行调整补充后变为本部分5.3的第3段;将I E CT S60076-23:2018的第6章和第7章合并为本部分的第6章,将I E C T S60076-23:ⅢG B/T1094.23 20192018的第6章调整为本部分的6.1,将I E CT S60076-23:2018的第7章调整为本部分的6.2;将I E CT S60076-23:2018的6.1.2中的电阻型材料要求移至本部分的6.1.4中;在本部分中增加了6.1.8㊁6.1.9㊁6.2.6和6.2.10;将I E CT S60076-23:2018的第8章调整为本部分的第7章,并对例行试验的章条顺序进行了调整;在本部分中增加了7.4和7.5;将I E CT S60076-23:2018的第9章㊁第10章和第11章调整为本部分的第8章㊁第9章和第10章;对附录的顺序进行了调整,将I E C60076-23:2018中的附录A~附录G调整为本部分的附录B~附录H,并对附录的内容结合我国的实际应用进行了调整;将I E CT S60076-23:2018的表2调整为本部分的表3,本部分中增加了表2和表4;删除了I E CT S60076-23:2018的图C.1和图D.1,增加了图C.2㊁图D.1㊁图D.2㊁图D.3㊁图E.1㊁图E.2㊁图G.3和图H.1㊂本部分由中国电器工业协会提出㊂本部分由全国变压器标准化技术委员会(S A C/T C44)归口㊂本部分起草单位:国网上海市电力公司电力科学研究院㊁沈阳变压器研究院股份有限公司㊁华东电力试验研究院有限公司㊁上海电力学院㊁广州高澜节能技术股份有限公司㊁中国电力科学研究院有限公司㊁国网电力科学研究院㊁中国南方电网广东电网有限责任公司电力科学研究院㊁国网湖北省电力有限公司㊁西安交通大学㊁国网山东省电力公司电力科学研究院㊁上海久能机电制造有限公司㊁安徽正广电电力技术有限公司㊁特变电工沈阳变压器集团有限公司㊁山东输变电设备有限公司㊁特变电工衡阳变压器有限公司㊁江苏华鹏变压器有限公司㊁浙江江山变压器股份有限公司㊁鲁特电工股份有限公司㊁国网江西省电力有限公司电力科学研究院㊂本部分主要起草人:苏磊㊁章忠国㊁魏本刚㊁赵文彬㊁张显忠㊁黄克峰㊁傅晨钊㊁李福兴㊁朱艺颖㊁赵红光㊁王晓毛㊁全江涛㊁吕亮㊁周加斌㊁汪广武㊁倪玉顺㊁刘勇㊁王健㊁许涛㊁苏钟焕㊁陈琪㊁姜振军㊁张令建㊁王鹏㊁刘玉婷㊂引言在某些情况下,交流电网中会出现异常直流电流,对中性点接地的电力变压器等电力设备产生不利影响㊂情况1:高压直流输电系统在单极大地回路或双极不平衡模式下运行时,直流电流通过变压器接地中性点流入交流电网㊂情况2:在太阳磁暴期间,地磁感应电流(G I C)流入交流电网㊂情况3:电力牵引机车和一些大容量电力电子设备可能引起直流电流流入交流电网㊂直流电流流经变压器绕组会引起直流偏磁,给变压器和电力系统带来安全隐患㊂直流偏磁电流产生机理和有害影响参见附录B和附录C㊂为了抑制直流偏磁电流,通常将直流偏磁抑制装置串接于电力变压器和换流变压器的中性点回路,用于抑制高压直流输电系统单极大地回线方式或双极不平衡运行工况下产生的直流偏磁电流㊂在金属回线运行工况下,该装置也可缓和直流线路故障暂态情况下可能产生的流经电力变压器和换流变压器的直流电流㊂本部分推荐了两种抑制直流偏磁电流的技术,可分别限制或隔离高压直流输电系统产生的变压器直流偏磁电流㊂这两种技术也可以用来抑制由G I C㊁电力牵引机车和一些大容量电力电子设备引起的变压器直流偏磁电流㊂然而,由于其复杂性,这些问题不包括在本部分中㊂本部分定义了两种类型直流偏磁电流抑制装置的技术要求,它们连接到电力变压器和换流变压器的中性点㊂电力变压器第23部分:直流偏磁抑制装置1范围G B/T1094的本部分规定了电力变压器直流偏磁抑制装置的术语和定义㊁使用条件㊁选用原则㊁技术要求㊁试验㊁标志㊁包装㊁运输㊁贮存㊁铭牌及技术文件的要求等㊂本部分适用于安装在110k V及以上电力变压器及换流变压器中性点的直流偏磁抑制装置(包括电阻型限流装置和电容型隔直装置)及其附属设备(以下简称装置)㊂其他电压等级变压器中性点的直流偏磁抑制装置可参照本部分执行㊂2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的㊂凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件㊂凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件㊂G B/T1094.1电力变压器第1部分:总则(G B/T1094.1 2013,I E C60076-1:2011,MO D) G B/T1094.2电力变压器第2部分:油浸式变压器的温升(G B/T1094.2 2013,I E C60076-2: 2011,MO D)G B/T1094.3电力变压器第3部分:绝缘水平㊁绝缘试验和外绝缘空气间隙(G B/T1094.3 2017,I E C60076-3:2013,MO D)G B/T1094.5电力变压器第5部分:承受短路的能力(G B/T1094.5 2008,I E C60076-5: 2006,MO D)G B/T1094.6电力变压器第6部分:电抗器(G B/T1094.6 2011,I E C60076-6:2007,MO D) G B/T38043.6k V~40.5k V高压交流负荷开关(G B/T3804 2017,I E C62271-103:2011, MO D)G B/T4109交流电压高于1000V的绝缘套管(G B/T4019 2008,I E C60137E d.6.0,MO D) G B/T4208外壳防护等级(I P代码)(G B/T4208 2017,I E C60529:2013,I D T)G B/T8287.1标称电压高于1000V系统用户内和户外支柱绝缘子第1部分:瓷或玻璃绝缘子的试验(G B/T8287.1 2008,I E C60168:2001,MO D)G B/T9091感应分压器(G B/T9091 2008,I E C60618:1997,I D T)G B/T15291半导体器件第6部分:晶闸管(G B/T15291 2015,I E C60747-6:2000,I D T) G B/T16927.1高电压试验技术第1部分:一般定义及试验要求(G B/T16927.1 2011, I E C60060-1:2010,MO D)G B/T17702电力电子电容器(G B/T17702-2013,I E C61071:2007,I D T)G B/T17949.1接地系统的土壤电阻率㊁接地阻抗和地面电位测量导则第1部分:常规测量J B/T8168脉冲电容器及直流电容器J B/T10777中性点接地电阻器3术语和定义下列术语和定义适用于本文件㊂G B/T1094.23 20193.1直流偏磁D C m a g n e t i c b i a s直流电流流过变压器等设备的绕组时,造成铁心工作的磁化曲线发生偏移的现象㊂3.2直流偏磁抑制装置D Cm a g n e t i c b i a s s u p p r e s s i o nd e v i c e串接在变压器中性点与地之间,限制或隔断直流电流流入变压器绕组的电气装置㊂注:通常包括电阻型限流装置和电容型隔直装置㊂3.3电阻型限流装置r e s i s t o r-t y p eD Cc u r r e n t-l i m i t i n g d e v i c e一种串接在变压器中性点与大地间,使用电阻器限制直流电流流入变压器绕组的电气装置㊂注1:通常包括电阻器和石墨保护间隙等,电阻型限流装置接线原理图参见图1及附录D㊂注2:电阻器可以是独立电阻器,也可以和电抗器一体化设计,形成有感电阻器㊂3.4电容型隔直装置c a p a c i t o r-t y p eD Cc u r r e n t-b l o c k i n g d e v i c e一种串接在变压器中性点与大地之间,使用电容器隔断直流电流流入变压器绕组的电气装置㊂注:通常包括电容器㊁机械旁路支路㊁快速旁路支路㊁信号采集装置和监控装置等㊂电容型隔直装置接线原理图参见图2及附录E㊂3.5旁路支路b y p a s s c i r c u i t电容型隔直装置中并联在电容器两端,用来在规定时间内或连续地提供分流的支路㊂3.5.1快速旁路支路h i g h s p e e db y p a s s c i r c u i t采用电力电子开关㊁可控间隙等元件,快速实现分流的支路㊂3.5.2机械旁路支路m e c h a n i c a l b y p a s s c i r c u i t采用机械式操动机构,实现分流的支路㊂4使用条件4.1正常使用条件正常使用条件如下:海拔:不超过1000m;最高环境温度:40ħ;最低环境温度:-25ħ;最大日温差:25K;年平均温度:20ħ;最大相对湿度:25ħ下为90%;最大风速:35m/s(离地面10m高10m i n平均风速);覆冰厚度:10mm;最大日照强度:0.1W/c m2(风速0.5m/s);污秽等级:d级;耐震能力:Ә地面水平加速度:2.5m/s2;G B/T1094.23 2019Ә地面垂直加速度:1.25m/s2㊂注:地震波为正弦波,持续时间三个周波,安全系数1.67㊂4.2特殊使用条件特殊使用条件由用户与制造方协商确定㊂5选用原则5.1抑制装置分类及特点电阻型限流装置通过串入电阻限制流入变压器中性点的直流电流,将中性点直流电流限制到变压器可以承受的程度,从而抑制对变压器的影响㊂电容型隔直装置通过串入电容隔断直流电流的特性,阻断流入变压器中性点的直流电流,从而消除对变压器的影响㊂5.2电阻型限流装置的选用原则选用电阻型限流装置时,需要考虑变压器对直流电流的耐受水平㊁电网的短路电流水平㊁变压器中性点绝缘水平和使用电阻型抑制装置安装前后的抑制效果等因素,来确定电阻型限流装置的阻值㊁容量以及电气特性㊂根据G B/T17949.1中对接地条件的分类,对于接地条件良好的地区,根据实际的变压器中性点接地电阻值,宜选用较小阻值的电阻型限流装置;对于接地条件恶劣的地区,根据实际的变压器中性点接地电阻值,可选用较大阻值的电阻型限流装置㊂注:接地条件良好的地区,电阻型限流装置阻值一般不超过3.5Ω㊂当选用电阻型限流装置时,应对原有的变压器继电保护配置进行校核㊂电阻型限流装置一般不配置继电保护,但应配置保护间隙㊂如果需同时限制短路电流和直流偏磁电流,宜综合考虑短路电流抑制和直流限制的需求,可采用中性点电抗器和电阻器串联的方式㊂电阻型限流装置的电阻器及保护间隙电气参数选择原则如下:电阻器阻值:电阻型限流装置的阻值与限流效果为非线性关系,应根据需求对不同阻值的技术方案进行综合比选;电阻型限流装置绝缘水平:绝缘水平应与变压器中性点处绝缘水平相匹配(见6.1.7),并应针对重合闸和系统非全相运行状态下中性点处的过电压情况对电阻型装置的绝缘设计参数进行校核;电阻器并联间隙容量和动作电压:间隙的容量和允许工作时间应满足变压器中性点继电保护的配合要求;间隙的动作电压应与电阻型限流装置的绝缘水平匹配㊂5.3电容型隔直装置的选用原则采用电容器作为电容型隔直装置的主要元件,并应配置快速旁路保护设备或间隙,保护设备应保证能够在电网不对称故障期间将电容器及时旁路㊂当变压器中性点已安装或计划安装电抗器且需要安装电容型隔直装置时,应对短路电流抑制效果㊁继电保护配置和谐振条件进行校核㊂电容器应不会导致过电压的发生㊂在变压器中性点装设的电容型隔直装置应满足连续运行的要求,电容器及相关保护装置参数选择的基本原则如下:电容器容抗值的选择:Ә 不造成谐振等过电压;Ә 不影响继电保护装置的正确动作;Ә 变压器中性点所装设电容器的容抗值应尽可能小,一般容抗值通常选择不大于1.2Ω; 旁路支路保护装置动作电压:旁路支路保护装置的动作电压应高于中性点处不平衡交流电流和直流充电共同作用的电压峰值;旁路支路保护装置动作后保持时间:旁路支路保护装置动作后保持电容器被旁路的时间应大于单相接地故障后备失灵保护动作时间; 旁路支路保护装置动稳定耐受能力:应同时满足以下两种运行方式: Ә 单相永久接地故障下重合闸不成功引起对旁路装置连续两次短路冲击;Ә 单相重合闸期间系统非全相运行状态下流过旁路支路保护装置的不平衡电流;保护间隙动作电压:保护间隙的动作电压应低于变压器中性点绝缘水平,但应高于旁路支路保护装置动作电压㊂5.4 计算及校验5.4.1 地中直流电流分布的计算在进行直流偏磁抑制装置选用前,宜建立计算模型对地中电流的分布进行计算(参见附录F 和附录G ),以便掌握直流偏磁抑制装置的效果及对周边运行变压器的影响,并根据计算结果进一步指导抑制装置的选型㊂地中直流分布计算模型的计算结果应和未安装抑制装置前中性点电流的测试结果(可采用在线监测数据或带电检测方式)进行比对,比对应在接地极周边至少50k m 范围内的电站开展,重点记录距离接地极半径10k m 范围内及海边电站的中性点接地变压器的直流电流,经实测校核后方可用于工程应用㊂5.4.2 装置接入对系统的过电压水平和继电保护的影响在接入直流偏磁装置前,应开展装置接入对被接入系统的过电压水平的影响和继电保护配置的影响计算,对电容型隔直装置的接入,还应开展可能产生的谐振计算研究㊂通过计算调整装置的技术参数在允许的范围内㊂5.4.3 装置接入对变压器励磁涌流的影响如变压器带电容型隔直装置投切时,应评估励磁涌流的影响,并对抑制装置的耐受能力进行校核㊂6 技术要求6.1 电阻型限流装置6.1.1 概述电阻型限流装置由电阻器和过电压保护单元组成㊂一般可采用石墨间隙保护㊂电阻型限流装置一般工作在电阻器直接串联在变压器中性点回路中限流的方式㊂6.1.2 电阻值电阻值应根据对安装现场的综合技术评估确定㊂装置的参数和特性应与电网的系统条件匹配㊂具体要求如下:长期通流能力:装置长期通过工频电流应不小于50A ,可根据安装地点实际情况提高要求;G B /T 1094.23 2019直流电阻值根据安装地点需要确定,通常为1.5Ω~3.5Ω;电阻型限流装置在25ħ时的直流电阻值的允许偏差为ʃ5%;电阻器可分接抽头,一般不大于0.5Ω/挡㊂6.1.3过电压保护通常,过电压保护可以采用放电石墨球间隙,其性能应满足如下要求:通流能力不应低于装置所规定的承受短路热稳定能力;工频击穿电压为3k V(方均根值)㊂6.1.4结构及材料装置内部结构应满足规定工作条件下的电气㊁热和机械性能要求㊂电阻单元结构型式一般采用片状㊁带状式或绕制结构㊂可采用不锈钢或铸铁型式的电阻器,也可采用干式绕线结构㊂装置如采用箱体结构,则要求如下:应便于整体安装和维护,户内安装时外壳防护等级不应低于I P23;户外安装时外壳防护等级不应低于I P34;必要时应考虑散热以防止装置过热;箱体下部应有2个接地端子;箱顶应考虑一定坡度,以防积水;箱体通风一般采用底板进风侧板上部出风的自然通风结构㊂装置如采用绕制干式结构,则要求如下:如果采用高空布置,则应设立绝缘支柱,以满足绝缘距离要求;如果采用有感电阻器,则还应满足空心电抗器相关标准要求;支架应能完全承受其所支撑设备的重量和风荷载,并保证设备的抗震要求;配备防雨帽;装置表面应有防止树枝状放电的措施和防护紫外线辐射的涂层,并具有憎水性;其他结构要求应符合G B/T1094.6的相关要求㊂6.1.5承受短路能力6.1.5.1承受短路热稳定能力装置应能耐受不小于8k A/2s(方均根值)的热稳定电流(考核时不安装石墨间隙),且温升限值不应超出相应绝缘耐热等级规定的限值㊂具体承受能力应根据安装地点系统条件确定㊂6.1.5.2承受短路动稳定能力装置应能耐受不小于20k A/0.2s(峰值)的冲击电流(考核时不安装石墨间隙),具体承受能力应根据安装地点系统条件确定㊂6.1.6温升限值6.1.6.1金属片式组合电阻元件温升限值如下:长期通流后温升限值:385K;通过短时热稳定电流后温升限值:760K㊂6.1.6.2无感环氧树脂缠绕干式电阻限流装置绝缘材料的耐热等级应不低于F级㊂长期通流后:绕组平均温升限值:75K;最热点温升限值:100K㊂通过短时热稳定电流后,通流材料承受的温度限值见表4㊂6.1.6.3其他型式的电阻型限流装置其长期通流时的温升限值应符合相应绝缘材料的耐热等级规定值㊂6.1.7绝缘水平装置如为纯电阻结构,则其工频耐受电压值应大于变压器短路情况下电阻上的电压降的1.4倍,且不高于变压器中性点的绝缘水平,短路电流根据6.1.5确定㊂装置如为电抗电阻一体化结构,则其绝缘水平应与变压器中性点绝缘水平相匹配㊂当电阻器的电阻元件为多单元结构时,其相邻单元之间能承受的额定工频耐受电压应能满足J B/T10777的规定㊂6.1.8工作原理接线装置应串接在变压器中性点中(见图1),靠近接地点侧安装㊂图1电阻型限流装置接线原理图6.1.9工作状态要求对于中性点安装了电阻型限流装置的变压器:限流装置正常运行时,变压器中性点应经限流装置接地;限流装置检修时,应合上接地刀闸,分开隔离刀闸,变压器中性点直接接地㊂6.2电容型隔直装置6.2.1概述电容型隔直装置由电容器与旁路支路并联组成㊂装置应具备长期直接接入变压器中性点回路阻断直流偏磁电流工作的能力㊂6.2.2电容值电容值应根据对安装现场的综合技术评估确定㊂电容型隔直装置的参数和特性应与电网的系统条件匹配㊂具体要求如下:长期通流能力:装置长期通过工频电流应不小于50A,可根据安装地点实际情况提高要求;电容器在额定频率(50H z)下的容抗一般不大于1.2Ω;电容型隔直装置在25ħ时的电容值允许偏差为ʃ10%;电容器的其他要求应满足G B/T17702的要求㊂6.2.3旁路支路当系统发生短路时,旁路支路应能够及时导通,并确保隔直装置通过最大短路电流时,电容器两端承受的电压不超过电容器耐压水平㊂隔直状态下,旁路支路的动作电压应大于正常运行条件下变压器中性点三相不平衡交流电流与直流电流叠加后在电容器上产生的峰值电压㊂当旁路支路导通时,其维持时间应大于单相故障变压器后备保护动作时间㊂如旁路支路含开关设备,则开关设备应满足如下条件:开关动作次数应满足机械开关大于10000次;快速旁路开关的合闸时间应小于200μs,机械式旁路开关的合闸时间应小于50m s;快速旁路开关和机械式旁路开关应能承受安装地点的短路电流;机械式旁路开关的其他要求应符合G B/T3804的要求;电力电子开关的其他要求应符合G B/T15291的要求㊂6.2.4功能要求装置应具备如下两种工作状态:直接接地状态:旁路支路导通,保证变压器中性点直接接地;隔直工作状态:旁路支路开断,使电容器接入变压器中性点,起到隔离流过变压器中性点直流电流的作用㊂装置应具有如下工作状态切换功能:当变压器中性点直流电流超过了设定限值并达到时限时,装置应能自动由直接接地状态转为隔直工作状态;装置工作在隔直工作状态时,当变压器中性点交流电流或电容器两端交流电压超过设定限值时,装置应自动切换为直接接地状态;装置工作在隔直工作状态时,当电容器两端直流电压低于设定限值时,装置应具有切换为直接接地状态的功能;对于长期处于隔直工作状态的装置,当短路故障切除后,中性点电流小于设定限值时,装置应自动恢复隔直工作状态㊂6.2.5结构隔直装置应采用箱式结构,设计应便于安装和维护㊂外壳防护等级不应低于I P54㊂支柱绝缘子应符合G B/T9091和G B/T8287.1的要求㊂套管应符合G B/T4109的要求㊂6.2.6工作电源装置工作电源宜采用直流电源,同时应具备双路电源切换功能㊂6.2.7承受短路能力6.2.7.1承受短路热稳定能力装置应能耐受不小于8k A/2s(方均根值)的热稳定电流,且温升限值不应超出相应绝缘耐热等级规定的限值㊂具体承受能力应根据安装地点系统条件确定㊂6.2.7.2承受短路动稳定能力装置应能耐受不小于20k A/0.2s(峰值)的冲击电流,具体承受能力应根据安装地点系统条件确定㊂6.2.8温升承受短路电流产生的最大温升应不超过相关元件的热耐受水平㊂6.2.9绝缘水平装置对地工频耐压不应低于3k V㊂6.2.10工作原理接线图装置应串接在变压器中性点中(见图2),靠近接地点侧安装㊂图2电容型隔直装置接线原理图7试验7.1概述试验分为例行试验㊁型式试验㊁特殊试验及现场试验㊂除绝缘试验以外的所有特性试验,均以额定条件为基础㊂具体试验项目见表1㊂。
串联电容消除变压器偏磁的原理是通过在变压器中性点与地之间串联一个电容，利用电容的隔直通交特性切断直流电流的流通路径，从而消除直流对变压器的影响。
具体来说，当直流电流通过变压器时，会产生直流偏磁现象，使变压器铁芯处于饱和状态，导致变压器工作异常。
而串联电容的作用是在变压器中性点与地之间构建一个旁路，将直流电流从电容中绕过，从而避免直流电流进入变压器绕组。
另外，还可以通过降低变压器运行工作点、改变变压器中性点的接地方式、采用串联电阻等方法来消除变压器偏磁现象。
需要注意的是，在串联电容消除变压器偏磁时，需要考虑到系统短路故障、继电保护等方面的影响，采取相应的措施避免出现新的安全隐患。
变压器的偏磁
变压器的偏磁是指加在变压器两端的正、负向脉冲电压的伏秒乘积不相等，使得变压器的磁芯的BH曲线偏离坐标原点的现象。
这种现象会导致变压器的工作不稳定，并可能损坏功率器件。
偏磁的主要原因包括：
1.变换器工作在闭环状态，为满足输出的特性的需要，实时调整占空比（改变脉冲的
宽度）。
2.功率器件的导通压降不一致。
3.控制电路的输出脉冲宽度不可能完全一致。
4.反馈回路引起的调制不对称现象。
5.变压器的磁路中存在气隙，如磁芯材料的不一致或铁芯断面不均匀。
偏磁的影响主要表现在以下三个方面：
1.变压器的瞬时电流增大，可能导致电路中的保险管烧断。
2.电压不稳定，出现电压跳动的现象。
3.变压器噪音增大，经常出现“嗡嗡”声。
为了解决偏磁问题，可以采取以下方法：
1.调整变压器铁芯，如研磨铁芯表面，使其平坦光滑。
2.在变压器的电路中加装去偏磁的电路元件，如磁漏电流自动补偿装置等。
总的来说，偏磁是变压器运行中常见的问题，需要采取相应的措施进行预防和解决。
变压器直流偏移
变压器直流偏移是指变压器在工作过程中，由于各种原因而引起的磁通量不对称，导致输出电压中含有直流成分的现象。
这种现象对于某些特殊的应用场合有着非常负面的影响，因此需要采取一定的措施来解决。
变压器直流偏移的产生原因有很多，其中包括变压器铁芯不对称、绕组匝数不对称、绕组接点不良、电源电压波动等。
在实际工作中，我们可以通过以下几种方法来降低或消除变压器直流偏移：
1.采用对称设计的铁芯和绕组，在制造过程中严格控制各种误差，使得变压器的磁通量分布更加均匀。
2.增加一个中性点，将输出的交流信号分成两个反向的信号，使得直流成分可以相互抵消。
3.通过加入铁芯饱和控制电路，可以使变压器的磁通量在一定范围内保持稳定，从而减少直流偏移的影响。
4.在电路设计中加入滤波电容，将直流成分过滤掉，从而得到稳定的交流信号。
总之，变压器直流偏移虽然是一个常见的问题，但是只要采取合适的措施，就可以有效地解决。
在实际应用中，我们需要根据具体情况选择最适合的方法，从而保证系统的稳定性和可靠性。
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换流变压器直流偏磁噪声汇报人：日期:•换流变压器直流偏磁概述•直流偏磁噪声的机理与特性•直流偏磁噪声的抑制措施•直流偏磁噪声的检测与评估目•直流偏磁噪声研究展望与建议•工程实例分析录换流变压器直流偏磁概述0102产生大量谐波直流偏磁会导致换流变压器损耗增加，进而影响电力系统的效率和经济性。
变压器损耗增加变压器过载研究意义与现状目前，国内外学者已经开展了大量关于换流变压器直流偏磁的研究工作，提出了多种抑制和补偿策略，但仍然存在一些亟待解决的问题。
直流偏磁噪声的机理与特性换流变压器的电磁特性直流偏磁对换流变压器的影响直流偏磁对换流变压器的影响偏磁电流对换流变压器性能的影响直流偏磁噪声的产生机理换流变压器的电磁分析直流偏磁噪声的预测方法直流偏磁噪声的产生机理直流偏磁噪声的特性分析直流偏磁噪声的特性分析直流偏磁噪声的测量方法直流偏磁噪声的抑制措施改变换流变压器的结构总结词改变换流变压器的结构是一种有效的抑制直流偏磁噪声的方法。
详细描述通过改变换流变压器的结构，可以改变其磁路分布，从而减少直流偏磁产生的噪声。
具体来说，可以通过优化磁芯的设计，如改变磁芯的形状、材质和尺寸等，来达到降低噪声的目的。
此外，还可以通过改进线圈的设计，如改变线圈的排布、优化电流分布等，来进一步降低噪声。
增加阻尼电阻总结词详细描述采用磁屏蔽结构可以有效抑制直流偏磁噪声。
总结词磁屏蔽结构可以阻止直流偏磁产生的磁力线穿过变压器，从而减少噪声的产生。
具体来说，可以在换流变压器的外部或内部设置一层或多层磁性材料，如硅钢片、坡莫合金等，以阻挡外部磁场对变压器的影响。
此外，还可以采用高导磁率的材料，如纳米晶合金等，以提高磁屏蔽的效果。
这种方法不仅可以降低噪声，还能够保护周围的电子设备和人身安全免受直流偏磁的影响。
详细描述采用磁屏蔽结构总结词采用电抗器可以有效地抑制直流偏磁噪声。
要点一要点二详细描述电抗器能够吸收换流变压器产生的噪声电流，从而减少噪声的产生。
2017年第13期电力科技科技创新与应用变压器直流偏磁抑制技术研究邵帅（神华国华九江发电有限责任公司，江西九江332500）1研究背景与意义为了促进国家“西电东送、全国联网”逐步实施的能源发展战略，中国策划了一系列高压输电直流线路，其中具有很多困难，具有很长的输电线路，传输容量大，损耗低，自动化程度高等特点。
在高压直流输电东北项目中，呼伦贝尔至辽宁高压直流输电工程建成后，打开蒙东电网至辽宁中部传输电力网络的渠道，形成了第一个国网系统交直流混联系统，电力系统的电力输出，大大提高了传输跨区域电力的能力。
然而，输电线路直流输电具有一定的故障时或者调试的时候，必然在操作单极模式，操作模式双极传输系统转换为单级传输的过程中，将使用土地作为电路回流到系统中，数千安培通过接地注入地面，它会导致在周围的变电站接地极电位产生变化。
进而形成一定的电位差，直流电将从输电线路流经大地到变压器中性点，使变压器出现直流分量，从而产生变压器偏磁现象。
同时，交流输电系统会产生不同程度的影响，特别是在变压器的交流直流分量叠加，从而引发变压器铁芯磁通的变化，在交流系统中将会产生振动、噪音等等问题，严重影响电力系统的稳定运行。
因此，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。
2变压器直流偏磁分析2.1变压器的直流偏磁机理流入变压器绕组直流会使铁芯磁场出现不对称曲线，更显著问题是直流偏磁的出现。
这时系统内的主变压器噪音会变大，而激磁电流内产生大量谐波，且变压器的无功损耗会增加，使系统的无功补偿装置发生过载现象，或是线路的电压降低。
谐波进入电力系统中，从而导致异常的电压波形出现，以及该滤波器将过载，保护误动作。
使用变压器中性点接地的方法进行高压直流输电，中性点接地的方法是可通过该方法将单极大电流返回大地，实现单极工作。
基于该直流接地极接地，接地电阻会导致各变电站系统之间产生压差。
例如两个分站之间具有电位差，要求系统内各变压器必须承担的电位差变化的影响。
中性点的交流系统运行过程中，系统大型并联变压器因为电位差可能产生直流电流，从而形成主变压器的直流偏磁，对变压器带来一定的影响。
2.2直流偏磁产生的原因直流偏磁产生的原因有几种，在变压器的正常运行时出现的此现象，通常是由以下两个方面引起的：（1）太阳等离子风和地球磁场互相作用进而产生的磁暴。
在地球表面造成的磁场电位梯度，其高低与大地电导率以及磁暴的大小有关，在土壤高电阻的区域电位差可能达到相当高的程度。
1989年3月13日太阳磁暴导致魁北克电网造成大范围的停电。
这类直流偏磁的是很大，但持续时间短，发生频率较少。
（2）直流输电系统和交流系统的电压，在同一区域或系统同时运行电流，电压电流负载曲线非对称。
超高压和特高压直流输电系统有几个运行方式，如正和负双极运行中，一个单级一金属回路运行等。
单极大地返回运行方式是使用大地作为回路，通过一导线设置工作电流回路，能够有效地节约建设成本，这是高压直流输电的重要途径。
当双极运行回路中，如果存在双极不对称运行，不对称和接地故障等有关，这时候类似于单极大地返回运行方式。
在高压直流传输系统的回路方式中，单级一金属运行方式和双极回路时，一般不会影响交流电网中的变压器。
在单极大地返回运行方式或正、负极严重不对称运行时，系统中的变压器将受到严重影响，导致中性点直接接地的变压器产生直流偏磁现象。
影响的程度除了与直流换流站距离有关系外，也与土壤、地貌等情况有关系，辐射范围将呈不规则形状。
此类直流偏磁的数值相对会小，但是持续的时间长，而且周围变电站受影响的可能性变大。
2.3直流偏磁对变压器的危害当高压直流传输系统接地极电流引发变压器电位增高时，如果两个变电所存在电位差，直流电流将流经电力系统及变压器中性点到变压器线圈，使得变压器铁心磁通量急剧饱和，从而提高磁通量泄漏，从而增加了铁损，使变压器铁心和夹件过热导致绝缘老化，危害变压器使用寿命，对变压器的正常运行产生很大的影响；在同一时间内，直流电流会让励磁电流的产生畸变，从而出现了大量的谐波，从而造成变压器损耗增加，振动增强噪声增加等一系列影响。
而且直流偏磁还会使继电保护误跳设备，可能导致大电容器退出系统，系统电压迅速下降，最终失去了大部分的负荷。
2.3.1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。
在直流偏磁情况时，变压器绕组中同时包括奇次和偶次谐波分量。
因此，对应谐波电流，变压器的噪声频谱中既含奇次谐波分量，又含偶次谐波分量。
变压器铁芯硅钢片的磁致伸缩使铁芯变压器也使得振动变大，振动大，导致变压器的部分松动，使松弛，引起发热，放电等，或缠绕部件掉落，危及变压器的安全运行。
这表明，该温度上升引起的直流偏磁的高噪声和振动引起的严重问题。
2.3.2变压器损耗增加变压器的损耗包括绕组损耗（铜损）和磁芯损耗（铁损）。
变压器的铜耗包括基本运行的铜耗和额外损失。
在直流偏磁的影响下，变压器的励磁电流可显著增加，导致变压器铜损的急剧上升。
然而，由于主磁通保持正弦波和磁通密度的变化比较小，所以通过相对小的进气的铜产生的附加铜损的电流直流偏磁的影响主要是基础铜耗。
变压器铁损包括铁芯损耗和附加铁损。
基本铁损成正比的磁通密度的平方成正比。
对于接线方式为Y/Δ和Δ/Y的变压器，励磁电流中包含着谐波分量，因为主磁通仍然是正弦波，以使直流电流变压器绕组不会在产生铁心损耗太大的影响。
但是，励磁电流流经磁曲线的饱和部分，所以造成变压器漏磁通增大。
而这些漏磁通将扩散到夹板、外壳等部件，使其产生额外的涡流损失，即额外的铁损。
这部分铁耗将随着磁通增大而增大。
这就说明变压器线圈中直流电流的增大，其铁损就会随之增大。
直流偏磁将导致变压器的励磁电流增大，其产生多个谐波涡流损耗和铁损大幅增加，由于导线的集肤效应造成铜损耗增加。
有了稳定的，持续增长漏磁变压器直流偏磁，使得铁实际损失变大，其他结构的温度上升，造成油局部温度和温度上升，影响的绝缘和变压器组件，甚至造成变压器损坏。
2.3.3变压器振动加剧变压器的振动主要为铁芯硅钢片磁滞伸缩引起的，振动频率作摘要：我国的煤炭资源三分之二都集中在内蒙古、山西，使用中这些能源进行火力发电，生产电力向沿海经济发达地区运输要使用远距离传输技术。
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。
国华呼伦贝尔电厂产生的主变压器直流偏磁现象，是由于接地网之间存在电位差引起变压器中性点产生直流分量，在交流系统中将会产生振动、噪音等等问题，严重影响变压器的运行，进而影响整个系统的稳定运行和设备安全。
关键词：变压器；直流偏磁；抑制技术183--2017年第13期电力科技科技创新与应用为周期性励磁电流。
在直流电流流经变压器线圈时，磁通出现偏移故而变压器的励磁电流畸变，造成铁心磁滞伸缩增大，并且漏磁通的增大造成了变压器线圈电动了的增大，对变压器振动加剧有一定的影响。
2.3.4导致系统电压波形畸变当变压器发生直流偏磁时，直流偏磁能使变压器变成交流电源系统的谐波源，该系统将引起电压波形畸变，有可能引起的问题有：继电保护误动作，滤波器过载，操作过电压等等。
直流偏磁对输电系统也会引起负面影响，如流过变压器的直流电流导致电流的增加，增加了变压器无功功率损耗，因此，可能导致系统的电压降低。
3变压器直流偏磁抑制技术变压器直流偏压抑制系统的原理是，流过交流变压器的中性点，减少或消除了使用交流变压器的直流电流的反向流动的电流的直流电流的实时检测的大小。
设置一个装置，以自动检测并调整为在交流变压器和直流电流现金注入变电站接地网络在相反方向，以减少或消除在交流变压器中流动的直流电流。
设置反向直流电流产生意味着同时设置直流电流回路，接地直接联通，目前的网络建设发展外地辅助关在距变电站的安全距离，装置的直流电流发电机的输出电流，以提供一个返回通道。
直流输出电流，器件电流产生，其中网络内地变电站注入的一部分，其余部分通过交流变压器流入中性点，在网络上的流通之后，从一个地面中性变电站返回在合并的注入电流网络的前接地变压器大陆，然后流入到通过产生直流返回辅助电极线路的接地装置，以形成一个回路。
3.1反向电流法变压器中性点内串入一直流的电压源，按测得直流电数值对此电压源的设置进行动态化调整，实时供给反向的直流电。
此电压源在确保绝缘要求符合标准前提下输出几百伏电压。
应用此装置较为灵活，且能动态选取注入的差异反向的电流。
可此装置十分复杂，且价格昂贵，可行性仍需要进行检验。
故反向电流法在实际操作中是比较困难。
3.2串联电容法此种方法是在变压器的中性点串接入一电容，隔离系统与大地之间的直流电流，为确保此串联电容系统的可靠性，还应配置并联的开关等各类装置。
在实际应用中，为了保护变压器的性能，采用装设电流旁路的方法，这样串联电容对于继电保护的作用不是很明显，因此不会对保护产生误动的影响。
3.3串联电阻法使用串联的电阻降低中性点的直流电流其原理是在变压器中性点和地网中串联一个小电阻，由于输电线路的电阻较小，故电阻能明显减小流入中性点的直流电流。
但通过变压器其直流电流受下列因素制约：变压器中性点的电位差，和变电站的接地电阻值，还有变压器各相绕组的直流电阻和接连变压器各相线路的直流电阻数值。
同时对继电保护影响较大。
3.4直流电位补偿法此法能一定程度抵消直流偏磁，在保证变压器可靠接地的基础上，还能减少中性点电流影响，且现场操作相对简单。
这种方法在实际应用中，对于变电站、接地网、避雷器的分流作用显而易见。
但是需要适当的增加补偿容量，且补偿容量时容易导致直流单极工作，出现更为严重的直流偏磁现象。
这种运行方式能够比串联接地电阻的方式对继电保护的影响低一些，但也同样存在一定的影响。
4几种抑制技术的比较4.1反向电流法其原理也比较简单，这意味着更好的可操作性，但须额外设置补偿的接地极点。
