直流偏磁对变压器的影响

盛文韬 湖南省长沙市长郡中学

直流偏磁对变压器的影响

盛文韬 湖南省长沙市长郡中学

在直流输电、地磁感应电流等运行方式的影响下，中性点接地变压器在运行过程中，会常常通过电流，影响了变压器的安全、稳定运行，在我国超高压直流输电工程的发展下，这种问题日益严重。本文首先分析了直流偏磁对变压器的影响，并探讨出针对性的解决对策。

直流偏磁 变压器 影响

随着社会经济与科技的发展，直流输电系统日益发展并完善。为了满足现代电力需求，直流输电的容量越来越大，距离也越来越长，但在某些特殊情况下，直流电源会使变压器产生直流偏磁的现象，具有一定危害性，因此解决直流偏磁问题成为电力系统的首要任务。本文将从直流偏磁的产生原因、对变压器的影响和抑制措施这三方面进行简单介绍。

1 直流偏磁产生的主要原因

1.1 地磁感应电流的影响

地磁感应电流的产生是由于地磁场的存在。经调查报告分析不难看出，由于地磁感应电流而造成的事故大都发生在高纬度长距离，并且输电线路为东西走向的地区。

1.2 单极大地回线的影响

当直流输电系统的运行方式为单极大地回线时，陆地就会被引入直流电源，成为回流电路。在这种情况下，直流电源就会从接地的中性点窜入变压器，进而引起直流偏磁现象的产生。

2 直流偏磁对变压器的影响

当直流电流流经绕组时，铁芯会发生直流偏磁现象。直流偏磁对变压器甚至整个电网有着不可忽视的影响，主要表现在以下几个方面：

2.1 变压器产生大量谐波

在直流偏磁的情况下，当变压器的工作点到达饱和位置时，会使励磁电流产生非线性变化，进而使电压波形畸变。当铁芯到达饱和位置时，励磁电流转变为尖顶波，谐波电压畸变率增大，进而产生大量谐波。

2.2 振动噪声增大

变压器的励磁电流在直流偏磁的情况下包含了偶次谐波分量和奇次谐波分量。当直流电源等于或大于额定励磁电流时，变压器铁芯的振动加快，从而产生的噪音越来越大；当变压器的谐波分量增加时，会在一定程度上改变噪音频率。

2.3 无功损耗增加

无功损耗会随着直流电流的增大而增大，这是由于当变压器达到饱和时，会增大励磁电流，无功功率增大，进而增加无功损耗。过量的无功损耗具有严重的危害性，例如：使电压下降，无功补偿装置过载，甚至危害整个电网。

2.4 增加变压器的损耗

变压器的损耗主要来源于铜耗和铁耗。其中铜耗可以分为附加铜耗和基本铜耗，是由于变压器的励磁电流的增加导致的，经研究表明，变压器的铜耗主要来源于基本铜耗。变压器的铁耗和铜耗差不多，也分为附加铁耗和基本铁耗，是由于变压器的漏磁通量的增加导致的。与铜耗不同的是，铁耗主要来源于附加铁耗。

2.5 使支撑板的温度升高

在铁芯的表面就是支撑板，厚度较大。变压器的谐波会造成涡流损耗，增大铁耗。而直流偏磁程度越深，变压器的漏磁越大，涡流损耗越大，最终引起支撑板温度的升高。但是，如果支撑板的原材料为非磁性材料时，其温度就会大大降低。

2.6 继电保护系统故障

变压器产生的谐波会干扰许多设备，如测量设备、保护继电器等，引起系统设备或元件等发生故障。通常情况下，变压器的励磁电流比允许直流电源小，因此直流偏磁也有可能是变压器中流过的少量电流引起的。

3 直流偏磁抑制措施分析

由此可以看出，直流偏磁对变压器有着一定的危害作用，因此应该积极采取有效措施来抑制直流偏磁。目前社会上可以采取的措施主要有串联电容法、反向电流法和串联电阻法。下面将对这三个方法进行简单介绍。

3.1 串联电容法

在地与变压器的中性点之间以串联的方式接入电容、旁路开关和火花间隙，可以用来隔断直流电源。但在实际操作过程中，串联电容法会同时增大这个中性点的直流电流，从而使变压器产生直流偏磁。

3.2 反向电流法

此方法是将直流电源接入到变压器的中性点上，通过特定的设备来提供大电压和反向直流电流，还可以在变压器内接入一个消磁线圈，这两种做法都可以使变压器中的直流偏磁现象削弱甚至抵消。但另一方面，这个方法所需装置的价格非常高，在实际应用中还存在一定的难度，因此这个方法还待考究。

3.3 串联电阻法

在这个方法中是将小电阻接入到中性点中，可以降低中性点中的直流电流，从而降低中性点的电流，使直流电流的分布得以改变，最终达到有效避免直流偏磁作用的目的。

综上所述，直流输电系统的快速发展引起变压器产生直流偏磁的现象，而这一现象严重影响了变压器的运行的安全性和稳定性。为了避免这一现象的发生，除了要加强相关问题的研究外，相关部门也要结合实际，采用合理的方法来解决这一大难点问题。

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