抑制變壓器直流偏磁的措施

摘 要：如果變壓器勵磁電流中出現了直流分量，這種現象被稱為變壓器直流偏磁，它是變壓器的一種非正常工作狀態，本文針對直流偏磁現象進行了初步研究，分析了其出現的機理，概括性地總結了直流偏磁對變壓器及電網造成的不良影響，比較完整地提出了一些目前普遍使用的措施。

關鍵詞：直流偏磁；變壓器；中性點

引言

直流輸電的運用帶來了更多變壓器直流偏磁的問題，尤其是以大地返回方式運行的直流輸電系統，其接地極電流會通過變壓器中性點流過變壓器繞組，從而使變壓器發生直流偏磁現象，導致變壓器出現噪聲增加、鐵心過熱等危害，嚴重時甚至威脅到了電網的安全運行。因此，如何有效抑制電力變壓器中的直流偏磁現象受到國內外的普遍關注。

1直流偏磁的產生機理

在高壓直流輸電過程中，直流偏磁的產生原因有兩種：一種是交直流電網共同運行的時候，特別是當高壓直流輸電采用單極大地回路方式運行的時候，如圖1所示，由于各個接地點之間存在一定的電位差，變壓器一次側的接地點會流入一定的直流電流。

另一種是太陽耀斑活動導致地磁暴時，變壓器接地極會產生地磁感應電流，其頻率在0.001Hz～0.01Hz之間，與直流電流非常相似，其幅值一般為10A～15A，甚至最高可達到200A。

2 直流偏磁對變壓器的不利影響

直流偏磁對變壓器的影響有很多，其危害也是不可小覷的。由于直流勵磁電流的注入，鐵心磁通密度增加，勵磁電流產生畸變，產生大量諧波分量。大量諧波分量的產生導致變壓器損耗增加、溫升增加、引發局部過熱。并且導致變壓器磁滯伸縮加劇，噪聲增大。同時漏磁通增加，導致繞組電動力增加，使變壓器振動加劇，這比噪聲更加嚴重，可能會導致變壓器內外相關部件松動、繞組絕緣的磨損，對變壓器絕緣和抗短路沖擊能力會有較大損害。此外，諧波流入系統后會引起交流系統電壓波形畸變，導致繼電保護誤動。直流偏磁還會造成無功補償裝置過載或電力系統電壓下降，嚴重時會使電網崩潰。

3 抑制直流偏磁的措施

3.1 中性點注入反向直流電流。

如圖2所示，向變壓器接地極注入一定反向直流電流來改變其電位，從而使直流電流減小，在一定程度上抑制了直流偏磁。限流電抗器用于抑制交流電流進入直流發生裝置。

3.2 中性點串聯電阻。

流過變壓器直流電流的大小是由直流大地回路中接地點間的電位差，以及變壓器中性點接地電阻、繞組、線路的等效電阻所決定的。因此，在中性點接串聯限流電阻，可以有效地抑制流入變壓器中性點的直流電流。原理圖如圖3所示。

3.3 變壓器中性點串聯電容器。

這種措施的原理十分簡單，就是將電容器串入變壓器中性點與地之間，利用電容器阻斷直流電流的特點隔斷直流電流，從而消除直流對變壓器的影響，原理圖如圖4所示。

3.4 交流輸電線路串聯電容。

此方法和中性點串聯電容器的原理相似，在變壓器繞組出線處串聯電容，作用同樣是利用電容器來隔斷直流電流以減小其對變壓器的不利影響。

3.5 電位補償法。

將電位補償元件串聯在變壓器中性點與大地之間，全額或部分補償由大地中直流電流引起的各接地點間的電位差，使變壓器中性點電位相同或相近，這樣可以有效抑制變壓器中性點直流電流。

3.6 降低變壓器運行工作點。

變壓器不同的工作狀態會使其承受直流偏磁電流干擾的能力有所不同。如果變壓器的運行工作點降低，同樣幅值的直流偏磁電流所產生的干擾也會有所減弱。

4 結束語

雖然針對直流偏磁現象國內已經有了一套可行的應對措施，但是變壓器能承受直流偏磁的最大程度尚不確定，而且高壓直流輸電系統接地極電流的分布規律難以確定，這使得變壓器直流偏磁已成為當前電力系統面臨的一大難點問題。以上的論述僅是概括性地對直流偏磁做出定性總結，其抑制措施應根據不同的實際情況而定。

參考文獻

[1]苑舜，王天施.電力變壓器直流偏磁研究綜述[J].高壓電業，2010，4

6（3）：83-87.

[2]杜峰，張英.直流偏磁對變壓器的影響及抑制措施[J].變壓器，2008，45（7）：11-13.

[3]蒯狄正，萬達，鄒云.直流偏磁對變壓器的影響[J].中國電力，2004，37（8）：41-43.