直流偏磁下的变压器振动仿真与试验.
换流变压器直流偏磁的理论分析和仿真研究
１２ 直流 电流与励磁 电流谐波分量 的关系 ．
图 ２ ａ 为在 直流偏 磁作用 下 的交 流磁 通 ， 应 （） 对 图 ２ ｂ 所 示简 化形式 励磁 特性 曲线 ］原 方励磁 电 （） ， 流波形 如 图 ２ Ｃ 所示 。不考 虑绕组 电 阻和漏 抗 时 ， （） 磁通 和励磁 电流 的关 系可 以表 示 为 ：
压器模 型 中对饱 和特 性 的替代 元件 。一 般有 两种方 法来 表征 变压器 铁 芯 的 饱 和特 性 ， 种 是 用 变 化 的 一 电感 来代 替 铁 芯 ， 一 种 是 用 补 偿 电 流 源 来 代 替 。 另
小得多 。这也 可 以理解 为 ， 当铁 心越 接 近饱 和点 时 ， 它能所容下 的直流磁通就越小 。如 图 １所示 ， 捌 为 低交流磁通 下产生 的直 流磁通 偏置 ， 出 为高交 流磁 ：
通产生 的直流磁 通偏 置 ， 以看 出 ， 相 同 的直 流 电 可 在 流下 ， 流励磁 越大 ， 交 产生 的直 流磁通偏置越小 。
① 励磁 电流基 频分 量
［ ＋ 詈
一 卜
（） ７
ｋ
， １ ｒ Ｔ一２ １ ｒ （ ０）
】 ＋
一
（） ９
、 一
［
半
② 偶次谐波分量
＝
其中 ． ２（ ｎ＝ ｑ ｑ为正整数 ） 。
［
一
卜
第 ３期
桂
重 ： 换流变压器直流偏磁 的理论分析和仿真研究
， 、 ，
含有 奇次谐 波分 量 的＿ ， ３ 励磁 电 流 中各 次 谐 波 的 大 Ｊ
小通 常如 表 １ 示 。若 是过励 下铁 心饱 和 导致励 所
磁 电流畸 变 ， 造 成 奇 次谐 波 分 量 的大 幅增 加 。而 会 在直 流偏 磁下 ， 由于发 生 畸 变 的励 磁 电流 并 不 是 正
直流偏磁对变压器影响的研究
图 5 武南 3 号变压器直流偏磁与励磁电流峰值的关系
图 3 直流偏磁下的变压器励磁电流
根据现 场 测 得该 变 压器 的 中 性点 直 流 电 流为 12. 8 A, 每相变压器的直流偏磁电流为 4. 27 A, 由图 5 曲线得出, 变压器励磁电流峰值为 33 A。 3. 2 武南主变压器在直流偏磁下的铁心拉板温升
加拿大魁北克电力公司于 1996 年提出 芯式变压 器允许直流电流的研究![ 3] , 在 735 kV 实际电网中, 从高压侧并联运行的单相 370 MVA 和 550 M VA 变 压器的低压绕组( 12. 5 kV) 通入直流电流( 直流电源 串入并联的低压绕组) , 进行直流偏磁的试验研究。此 外, ABB 公司对 500 kV 换流变压器允许 15 A 的直流 偏磁也给予了阐述。
图 4 配电变压器直流偏磁模拟 试验接线图
模拟试验结果所得直流偏磁下的励磁曲线及在此 基础上得到的铁心损耗与自行编制的 变压器直流偏 磁下的励磁曲线!计算程序计算结果基本一致, 这也验 证了该程序可以满足实际工程计算的要求。
3 直流偏磁对变压器影响分析
本节以 500 kV 武南主变为例, 分析直流偏磁对变 压器的励磁电流、温升、噪声和振动等产生的影响。 3. 1 500 kV 武南主变压器在直流偏磁下的励磁电流
数据, 考虑直流偏磁仅在半个周波内引起损耗增加的 特点, 进行整个周波的损耗计算, 并考虑了直流磁通的 过励磁温升约为交流过励磁温升一半的实测数据( 如 图 1 所示曲线) 。这样计算的结果比国外资料的数值 偏大, 结论是偏保守的和安全的。在计算出直流偏磁 下铁心损耗的基础上, 参照变压器负荷导则的方法, 计 算在有无直流偏磁下的变压器顶层油和绕组热点温升 如表 1 所示。
直流偏磁引起的500kV电力变压器振动和噪声的现场测量与分析
2009年6月第45卷第3期收稿日期：2008-05-26；修回日期：2008-12-17作者简介：陈青恒（1971），男，博士，高级工程师，从事电力安全运行工作。
0引言随着我国交直流混合输电模式逐渐形成，交直流系统相互干扰的问题也随之出现。
当直流线路采用单极大地回路运行时，通过直流系统的接地极流入大地的直流电流将对交流电力系统内的电力设备产生影响。
天广直流输电系统直流单极大地回路运行方式下，网内部分变压器振动加剧、噪声增大，对噪声与调试负荷进行比对的结果表明二者具有明显的相关性，类似的经验和大量试验数据表明，直流偏磁是造成变压器振动和噪声加剧的主要原因[1，2]。
电力变压器常规运行时，磁致伸缩和漏磁引起的铁心叠片以及绕组之间的振动是引起变压器箱体振动的主要原因[1，3，4]。
当出现直流偏磁时，变压器内部漏磁通在幅值上有明显的增加，高次谐波也大量出现，从而导致绕组之间、硅钢片之间的振动有明显的增强，振动通过绝缘油和铁心垫脚传递到箱体表面，也将反映出幅值增大和谐波增加的特点[5-7]。
该试验在广东惠州500kV 变电站单相电力变压器上进行，在三广直流线路调试单极大地回路运行方式运行期间进行监测，采用振动与噪声传感器以较高采样频率同步提取有无直流偏磁条件下变压器工作时的噪声和振动信号波形，对其频谱进行了分析比较，给出了变压器振动和噪声与直流偏磁的关系曲线，并提出了一种判断电力变压器振动和噪直流偏磁引起的500kV 电力变压器振动和噪声的现场测量与分析陈青恒1，马宏彬2，何金良2（1．Guangdong Huizhou Power Supply Bureau ，Huizhou 516000，China ；2.State Key Lab of Power Systems ，Dept.of Electrical Engineering ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ）Field Monitoring and Analysis on Vibration and Noise of 500kV ElectricalTransformer under DC Current Biasing（1.广东惠州供电公司，广东惠州516000；2.清华大学电机系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点试验室，北京100084）CHEN Qing -heng 1，MA Hong -bin 2，HE Jin -liang 2Abstract:In order to observe the influence caused by the DC biasing current through the neutral point of the power transformer ，a new on -line vibration and sound monitoring program was designed with use of both qualified vibration and sound sensors at the same time.The experiment was operated in Huizhou 500kV substation and a 500kV single phase electrical transformer was chosen as experimental object.Based on the experiment platform ，steady and clear vibration and sound waveform before and after the DC biasing condition was recorded and spectrum analysis was also achieved based on the data monitored.In conclusion ，DC biasing is harmful for power transformers and the result of this research provides valuable reference to the on -line vibration and sound monitoring system of transformers.Key words:transformer vibration ；noise ；DC biasing ；on line monitoring ；spectrum摘要：设计了500kV 单相电力变压器振动与噪声在线同步监测方案，并通过振动与噪声传感器及相应的数据采集和分析系统实现了对广东惠州500kV 变电站单相电力变压器直流偏磁条件下的振动与噪声的实时监测。
简析直流偏磁条件下变压器铁心振动问题
简析直流偏磁条件下变压器铁心振动问题本文对直流偏磁条件下变压器铁心情况进行了简析，提出基于商用软件分析的方法，服务于今后的研究与设计。
标签：直流偏磁变压器铁心1 引言因直流输电网络、地磁变化等各种原因，变压器激磁电流中会出现大小不同的直流分量，也就是说铁心中存在了直流磁通，继而会产生大量谐波分量，从而使变压器空载损耗增加，伴随着铁心的振动噪声增大，這种现象持续发生会严重影响电力系统的正常运行，可能引起系统保护开关的误动作，给系统的安全运行带来极大的隐患。
随着人们对环境意识的提高和环保部门对各类噪声的限制，特别是近年来一些变电站有时需要建于商业区和居民区内，对变压器噪声设计提出了更严格的要求。
变压器的振动噪声加剧，不但给周围居住人的生活带来不便，同时也极大地影响了人们的日常生活和身心健康。
铁芯是变压器主要的噪声源，所以研究直流偏磁条件下铁芯的振动噪声对减小变压的噪声有着重要的意义，可以减小对周围居住人和环境的影响，同时也提高了资源的利用率，降低环境的污染，既符合生产实际的需要，也符合当今社会所提倡的节能减排、低碳环保的主题。
2 直流偏磁条件下变压器铁心情况当变压器绕组中流过直流电流特别是超过其耐受程度的直流电流时，变压器铁心磁通易出现饱和现象且谐波分量增加，磁滞伸缩加剧，会使变压器的损耗增加、绕组温升增加，引起局部发热，噪声增大，振动位移加大。
变压器的振动噪声过大可能导致铁芯松动、绕组变形、温升增大，并可能造成绝缘强度的进一步降低，严重影响其正常运行，甚至有可能引起变压器的损坏，同时也会影响交流电网的正常运行。
电力变压器作为电力系统的核心设备，其运行可靠性显得越发重要。
变压器直流偏磁现象是指由于某种原因导致变压器铁心中出现了直流磁通，使得变压器铁心正负半周不对称饱和以及由此引起的一系列电磁效应。
变压器在直流偏磁条件下直流和交流磁通共同作用，形成偏磁时铁心的总磁通。
铁磁材料的磁性能，如材料的磁化曲线、损耗曲线、磁滞回线等是进行电磁场分析必不可少的基本材料参数。
直流偏磁下500kV单相变压器振动噪声的试验研究
μ0 H
=
∂G ∂M
（4）
将 G (σ, M)在(σ, M)=(0,0)处泰勒展开后，考虑 到自然状态下，应力 σ、应变 ε、磁场强度 H 和磁化 强度 M 均为零，将简化后的结果代入式（4），获得 应力和磁化强度耦合的应变本构模型为
ε = − ∂2G σ − 1 ∂3G σ 2 − 1 ∂4G σ 3 −" −
变压器的振动主要来源于硅钢片磁致伸缩带来 的铁心振动、硅钢片接缝处和叠片处因漏磁产生的 电磁力引起的铁心振动、绕组中由电流通过时产生 的电磁力造成的绕组振动和冷却装置振动。其中， 在空载以及轻微负载情况下，变压器的振动主要来 自铁心的磁致伸缩。国内外许多学者都对磁致伸缩 的特性及建模进行了广泛的研究[17-19]。然而变压器 结构件复杂，在振动传递过程中，难以通过现有的 模型准确地对变压器的振动状态进行评估，尤其是 大型变压器，其结构更为复杂，温度变化更大，精 确的直流偏磁振动特性的评估光靠小容量变压器试 验以及仿真分析难以实现。因此进行大型变压器的 直流偏磁试验具有重要的意义，现场采集的振动噪 声数据对大型变压器直流偏磁下的振动噪声研究起
1 直流偏磁下铁心振动特性
文献[23]从宏观热力学关系出发，结合预应力影
响，得到了热力学关系。从宏观热力
学关系出发，单位体积内能 U(ε, M, S)的全微分为
dU = σ dε + μ0HdM + TdS
（1）
式中，T 为温度；S 为熵密度；σ 为应力；ε 为应变；
重要作用。然而关于大容量变压器的直流偏磁试验 主要集中在电磁特性方面[20-22]，对振动噪声的研究 还相对较少，关于变压器直流偏磁下的振动噪声机 制分析比较匮乏，作为特高压变压器在直流偏磁程 度下的电气及振动特征，仍需进行更深的探究。
单相变压器直流偏磁试验与仿真
第９期李晓萍等：单相变压器直流偏磁试验与仿真３７．ｍ．廓、Ｍ—ｈＭ时＾≯（ｂ），Ｄｃ≠０图１５无和有直流下三相一次绕组电流Ｆｉｇ．１５Ｔｈｅｆｉｒｓｔ稍ｎｍｎｇｃｕｒ弛ｎｔｏｆｎｌｒｅｅｐｈａｓｅｔｒａｎｓｆｂｒｍｅｒｗｉｔｈｏｕｔａｎｄｗｉｔｈｂｉａｓ（ａ）』Ｄｃ＝砌（ｂ），Ｄ－一ｌ图１６三相一次绕组电流的谐波分布Ｆｉｇ．１６Ｔ．１ｌｅｈ盯ｍｏｎｉ鹳ｍｓｔｒｉｂＩＩｔｉｏｎｏｆ矗ｒｓｔ稍ｎｄｉＩＩｇｃｕｒｒｅｎｔｉｎｔｈｒ∞ｐｈ鼬ｅｓ它谐波含量比Ａ相稍大。
三相三线制中Ａ相直流电流大于Ｂ相直流电流，则Ａ相中除一次谐波外的其它次谐波次数幅值均比Ｂ相大，Ａ相一次绕组电流ⅡＤ值比Ｂ相大。
三相三线制入侵的直流电流大约为三相四线制的１／２，但２种情况的直流偏磁程度却是相近的。
这说明，相同负荷下三相三线制比三相四线制更容易直流偏磁。
２．４额定功率下的变压器直流偏磁试验将图２中低功率负载改为３个额定功率的负载Ｙｏ连接，这时变压器工作在额定功率负载下。
从前面的试验可以看出一次绕组的畸变是由于励磁电流的畸变导致的。
在一次绕组电流较小的情况下，变压器直流偏磁后使一次绕组电流畸变比较明显。
变压器额定负载运行下，额定电流远大于励磁电流，即便变压器直流偏磁，一次绕组电流的畸变并不很明显。
三相基本对称，图１７为其中一相（Ｃ相）的一次绕组电流在不同直流入侵下的波形变化。
在３种直流入侵下一次绕组电流的变化情况额定功率下的变压器直流偏磁下的一次绕组电流谐波增长规律与前面两种情况基本相同。
由于额定电流比励磁电流要大得多，所以变压器相同的直流偏磁下，额定功率运行下的一次绕组电流畸变并没有低功率运行下一次绕组电流的畸变明显，但它们的谐波增长规律是相似的。
图１８所示为一次绕组电流低次谐波随直流电流的变化曲线，随着变压器负载功率的增加，１次、３次等奇次谐波随直流电流的增加而增加的速度下降。
偶次谐波基本不变。
０，００Ｏ．０２０．０４ｆ，８图１７直流偏磁下Ｃ相一次绕组电流波形变化Ｆｉｇ．１７Ｔｈｅｗａｖｅｆｏｒｍｃｈａｎｇｅｏｆ６ｒｓｔｗｉｎｄｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｆｏｒＣ－ｐｈａｓｅ硼ｄｅｒＤＣｂｉａｓ图１８Ｃ相各次谐波随直流的变化Ｆｉｇ．１８７Ｉ＇ｈｅｈ咖ｏｎｉｃｓｏｆ６ｒｓｔｗｉＩｌｄｉｎｇｆｏｒＣ·ｐｈ嬲ｅｃｈａｎｇｅｓａｌｏｎｇ稍ｔｌｌＤＣｂｉ嬲３试验模型的计算３．１磁滞回线与励磁电流波形的关系变压器的直流偏磁问题来源于变压器的非线性磁滞回线。
电力变压器在直流偏磁作用下的温升及振动计算实验报告
电力变压器在直流偏磁作用下的温升及振动计算实验报告实验名称：电力变压器在直流偏磁作用下的温升及振动计算实验实验目的：1. 了解电力变压器在直流偏磁作用下的温升特性；2. 探究电力变压器在直流偏磁作用下的振动规律。
实验器材：1. 电力变压器2. 直流电源3. 温度计4. 振动计实验过程：1. 首先将直流电源连接到电力变压器的辅助绕组上，调节电源输出电流和电压，使得变压器里铱的电流达到所需数值；2. 使用温度计测量变压器的温度，并记录下来；3. 同时使用振动计记录下变压器在工作过程中的振动情况。
实验结果：1. 实验记录了变压器在不同直流偏磁电流下的温度变化情况，并得到了温度升高曲线；2. 实验记录了变压器在不同直流偏磁电流下的振动情况，并得到了振动幅值。
实验讨论：1. 分析温度升高曲线的变化规律，验证了电力变压器在直流偏磁作用下的温升特性；2. 分析振动幅值的变化规律，探究了电力变压器在直流偏磁作用下的振动规律；3. 讨论了直流偏磁对电力变压器工作稳定性的影响。
实验结论：1. 实验结果表明，在直流偏磁作用下，电力变压器的温度升高与直流偏磁电流呈正比关系；2. 实验结果表明，在直流偏磁作用下，电力变压器的振动幅值与直流偏磁电流呈正比关系；3. 直流偏磁对电力变压器工作稳定性有一定影响，应注意控制直流偏磁电流的大小。
实验改进方案：1. 增加不同直流偏磁电流下的温度和振动测量次数，以提高实验数据的准确性；2. 扩大实验范围，包括不同变压器型号的电力变压器，以获得更全面的实验结果；3. 使用更精密的温度计和振动计，以提高实验数据的精确度。
实验注意事项：1. 实验中应注意电压、电流和温度的安全使用，避免发生意外事故；2. 实验操作应准确无误，确保实验数据的可靠性；3. 实验结束后，及时关闭电源，并将实验器材归位整理。
参考资料：1. 电力变压器的原理与应用，吴兆蓬等，机械工业出版社，2005年；2. 电力系统工程导论，拜尔斯，高等教育出版社，2010年；3. 电力系统故障与保护，彭骏鲁等，中国电力出版社，2008年。
直流偏磁条件下电力变压器振动特性研究进展
直流偏磁条件下电力变压器振动特性研究进展摘要：电力变压器在整个电力系统中都扮演着极为重要的角色，可以说电力变压器的质量将会直接对电力系统造成影响。
在直流偏磁的状况下，电力变压器会产生振动，本文就在结合实际情况的基础上，对直流偏磁条件下电力变压器振动特性进行研究。
关键词：直流偏磁；电力变压器；振动特性1.前言所谓的直流偏磁指的就是在地磁暴、高压直流ＨＶＤＣ（ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ）输电工程单极大地回线运行时的地中直流及轨道交通和电解行业中的整流变压器等原因，变压器的电磁场中出现直流电流及其诱发的系列电磁效应。
直流偏磁现象的存在会使得变压器出现振动加剧、噪声增强等状况，相关人员必须加强对其的重视。
2.发生直流偏磁时变压器的振动测量及特征2.1发生直流偏磁时变压器的振动测量为准确反映发生直流偏磁时变压器的振动特征量，首先应保证测量系统不能影响变压器的正常运行，其次需使得测量方便易行。
因此，一般应考虑将测量系统布置在变压器的器身表面。
考虑到变压器铁芯和绕组的形变、位移及压紧状态等均会影响变压器的振动，所以现场大多采用振动与噪声传感器测量变压器表面的瞬时声压来监测变压器的运行状态。
文献均采用瞬时声压法对发生直流偏磁时变压器的振动和噪声进行了检测。
结合对传感器的信号的频谱分析可进一步获得变压器振动与噪声的相关特征。
2.2发生直流偏磁时变压器的振动特征文献的测量结果表明，当变压器绕组中流过偏磁直流时，变压器铁芯的硅钢片间、绕组间的振动明显增强，上述振动将通过变压器油和铁芯垫脚传递至油箱表面，较无偏磁时的振动幅值明显增大、谐波增加。
对变压器油箱壁的振动信号进行频谱分析可知，直流偏磁对变压器铁芯和绕组的振动有着显著影响，突出表现为基频的倍数倍频率谐波含量稳定增大。
进一步分析可知，发生直流偏磁时变压器的振动呈现如下特征：ａ．１个工频周期内的正负２个半周的振幅及波形差异较大；ｂ．偏磁振动在一定程度上可由其工频分量加以衡量；ｃ．油箱振动信号的高频成分随偏磁程度上升而剧增，且信号复杂度增加。
变压器直流偏磁的仿真研究_解东光
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黑龙江电力
第 35 卷
图 9 不同直流偏磁下的各次谐波分布情况
由图 9 可知： 变压器正常运行时，励磁电流只 含有奇次谐波，不含偶次谐波分量； 当发生直流偏 磁时，励 磁 电 流 中 出 现 偶 次 谐 波 分 量，并 且 随 着 所 加直流电压的增大，直流分量及低次谐波分量明显 增加，其中偶次谐波的增长速度相对较快。
1 变压器直流偏磁现象概述
近些年，随 着 中 国 直 流 输 电 技 术 的 日 益 完 善， 直流输电工程在中国得到了广泛应用。对于远距 离输电的 两 端 直 流 系 统，通 常 采 用 双 极 方 式 运 行， 但在直流 输 电 系 统 建 设 初 期，为 了 提 高 经 济 效 益， 往往建设好一极后立即投入运行，这是很常见的直 流输电单极大地运行方式。当直流输电系统采用 单极大地运行方式时，流过接地极的直流电流将在 大 地 中 产 生 一 定 的 电 位 差［1］，在 电 位 差 的 作 用 下， 直流电流将通过变压器中性点及交流输电线路组 成的通路，流经变压器绕组［2］，如图 1 所示。
［5］ 薛向党，郭晖，郑云祥，等． 地磁感应电流对电力变压器危害的 研究［J］． 电力系统及其自动化学报，1999，11（ 2） ： 13 － 19．
［6］ 蒋跃强，李红雷，周行星，等． 变压器直流偏磁的振动特性研究 ［J］． 华东电力，2009，37（ 1） ： 132 － 134．
［7］ 刘曲，郑健超，潘文，等． 变压器铁心承受直流能力的仿真和分 析［J］． 变压器，2006，43（ 9） ： 5 － 10．
［2］ 郭满生，程志光，张俊杰，等． 直流偏磁条件下单相三柱电力变 压器三维磁场分析［J］． 变压器，2007，44（ 4） ： 31 － 35．
直流偏磁试验报告
左2点
左3点
左4点
高压侧
83.3
83.4
81.6
83.3
低压侧
83.2
83.7
84.3
82.1
A相侧面
81.8
89.5
83.6
86.7
A相侧面
81.5
80.4
83.2
84.8
3、温度测试:试验启止时间：时分至时分
绕组温度计（1）
绕组温度计（2）
绕组温度计（3）
表计编码
数值（℃）
表计编码
数值（℃）
82.1
B相侧面
86.9
81.6
81.4
80.7
3、温度测试:试验启止时间：时分至时分
绕组温度计（1）
绕组温度计（2）
绕组温度计（3）
表计编码
数值（℃）
表计编码
数值（℃）
表计编码
数值（℃）
049643
49
油面温度计（1）
油面温度计（2）
油面温度计（3）
表计编码
数值（℃）
表计编码
数值（℃）
表计编码
数值（℃）
2.9
0.10
0.002
2.9
0.10
0.001
2.1
0.10
0.003
C相侧面
3.1
0.17
0.004
4.3
0.18
0.004
2.7
0.15
0.004
3.2
0.12
0.002
2、变压器噪声（单位：dB）:试验启止时间：时分至时分
左1点
左2点
左3点
左4点
高压侧
84.3
单相四柱式变压器直流偏磁下的温升试验及仿真分析
2021年3月电工技术学报Vol.36 No. 5 第36卷第5期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Mar. 2021 DOI：10.19595/ki.1000-6753.tces.200304单相四柱式变压器直流偏磁下的温升试验及仿真分析王泽忠李明洋宣梦真黄天超李冰（华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室北京 102206）摘要基于定制的单相四柱式变压器试验模型，进行直流偏磁下的温升试验，得到结构件表面不同位置的温度随直流偏磁电流增大的变化规律。
建立损耗计算模型，计算直流偏磁下各结构的损耗。
建立温度场计算模型，给定结构件表面导热系数表达式；有限元软件考虑变压器油的材料参数随温度的变化，将导热系数作为未知变量之一进行求解；计算得到直流偏磁下的结构件的温度分布。
试验模型的损耗、温度仿真结果与试验测量结果的误差较小，验证了计算模型和计算方法的正确性。
关键词:直流偏磁损耗导热系数温度分布中图分类号：TM401Temperature Rise Test and Simulation ofSingle-Phase Four-Column Transformer under DC-BiasWang Zezhong Li Mingyang Xuan Mengzhen Huang Tianchao Li Bing （Beijing Key Laboratory of High Voltage & EMC North China Electric Power UniversityBeijing 102206 China）Abstract Based on the test model of single-phase four-column transformer, the temperature rise test under DC bias was carried out, and the variation law of measuring point temperature was obtained.The model for temperature field calculation was established, and the expression of heat transfer coefficient on the surface of structural was given. Considering the change of material parameters of oil with temperature, the heat transfer coefficient was solved as one of the unknown variables. The temperature distribution of structural parts under DC bias was calculated. The temperature relative error between the simulation results and the measurement results are small, which verifies the correctness of the calculation model and the calculation method.Keywords：DC bias, loss, heat transfer coefficient, temperature distribution0引言地磁暴、直流输电工程的单极不对称运行、电网中的非线性电力电子元件都会导致直流电流流过电网中的变压器，引起变压器的直流偏磁问题。
简析直流偏磁条件下变压器铁心振动问题
简析直流偏磁条件下变压器铁心振动问题1. 引言1.1 研究背景现代电力系统中，变压器作为电能传输的关键设备，在其运行过程中可能会出现各种故障问题。
直流偏磁条件下变压器铁心振动问题一直备受关注。
直流磁场的存在会导致变压器铁心发生磁饱和，从而引起铁心振动，进而影响整个系统的稳定性和安全性。
在过去的研究中，人们主要关注于交流偏磁条件下的变压器运行问题，而忽视了直流偏磁条件下的振动问题。
而事实上，直流偏磁条件下的变压器铁心振动问题在一定程度上比交流偏磁条件下更为复杂和严重，因此有必要深入探讨其机理和影响因素。
了解直流偏磁条件下变压器铁心振动的机理和特征，对于提高电力系统的稳定性和可靠性具有重要意义。
本文旨在通过分析直流偏磁条件下变压器铁心振动的机理、特征以及影响因素，探讨相应的抑制方法，并进行实验研究，最终总结问题并展望未来研究方向。
1.2 问题提出在直流偏磁条件下，变压器铁心振动问题一直是电力系统中的研究热点之一。
随着电力系统的发展和电力设备的不断升级，直流偏磁条件下变压器铁心振动的问题日益凸显。
变压器作为电力系统中不可或缺的重要设备，其铁心振动问题不仅会影响设备的正常运行，还可能给电力系统的稳定性和安全性带来隐患。
深入研究直流偏磁条件下变压器铁心振动问题，探讨其机理与特征，寻找相应的解决方法，对于提高变压器的运行效率和电力系统的稳定性具有重要意义。
在直流偏磁条件下，变压器铁心振动问题的确切原因及影响因素值得深入探讨。
当前关于直流偏磁条件下变压器铁心振动问题的研究还存在一定的空白和不足之处，因此有必要开展深入的研究，以期为解决该问题提供理论支持和技术指导。
通过对变压器铁心振动问题的深入研究，可以为电力系统设备的设计、运行和维护提供更为完善的技术支持，提高整个电力系统的可靠性和稳定性。
1.3 目的引言中关于目的的内容如下：在直流偏磁条件下，变压器铁心振动问题已经引起了广泛关注。
本文旨在通过对直流偏磁条件下变压器铁心振动机理的深入分析，揭示其振动特征、影响因素和抑制方法，为解决这一问题提供理论支持和技术指导。
简析直流偏磁条件下变压器铁心振动问题
简析直流偏磁条件下变压器铁心振动问题一、背景变压器是电力系统中常见的电气设备，其主要功能是将电压从高水平转换到低水平或者从低水平转换到高水平。
在变压器的运行过程中，为了保证其正常工作，需要考虑各种因素对其性能的影响。
直流偏磁条件下变压器铁心振动问题是一个重要的研究课题，本文将对这一问题进行简要分析。
二、直流偏磁条件下的变压器铁心振动原因分析1. 直流偏磁条件下的铁心磁通产生的变化在正常情况下，变压器的铁心上的磁通是交流的，而在直流偏磁条件下，会在铁心上叠加一个直流磁通。
这种情况下，铁心的磁通产生的变化将受到叠加磁场的作用，从而导致铁心振动。
2. 铁心振动产生的原因直流偏磁条件下的变压器铁心振动主要是由于磁通产生的不均匀性引起的。
由于直流偏磁的存在，铁心表面会出现磁通不均匀分布的情况，这种不均匀性会引发铁心的振动。
2. 振动幅值直流偏磁条件下的变压器铁心振动幅值较小，一般不会对变压器的性能产生较大的影响。
但是长期的振动作用会导致变压器的寿命缩短，因此也需要引起重视。
3. 振动形式直流偏磁条件下的变压器铁心振动通常呈现周期性的振动形式，这种振动形式不易被发现，因此需要采取有效的措施进行监测和处理。
四、如何解决直流偏磁条件下的变压器铁心振动问题1. 优化变压器设计针对直流偏磁条件下的变压器铁心振动问题，可以通过优化变压器设计来降低振动的产生。
可以采用特殊的铁心结构设计来抑制直流磁通对铁心的影响，从而减少振动的产生。
2. 加强监测为了及时发现直流偏磁条件下的变压器铁心振动问题，可以加强对变压器运行状态的监测。
通过安装振动传感器或者加速度传感器等设备，对变压器的振动状况进行实时监测，一旦发现异常振动，及时采取有效的措施进行处理。
3. 采取补偿措施针对直流偏磁条件下的变压器铁心振动问题，还可以采取一些补偿措施进行处理。
可以通过调整铁心的磁特性来减小振动幅值，或者采用减振措施来抑制振动的产生。
五、结论直流偏磁条件下的变压器铁心振动问题是一个复杂的问题，其产生的原因复杂，对变压器的性能和安全性均会产生一定程度的影响。
直流偏磁条件下电力变压器振动特性研究进展
直流偏磁条件下电力变压器振动特性研究进展李长云;郝爱东;娄禹【摘要】基于电力系统中直流偏磁成因及变压器振动机制的分析,结合演绎铁磁材料本构关系的基础理论,从磁畴理论、现象学理论、热力学关系及弹性力学4个角度对磁致伸缩的建模机理与存在的问题进行了分析.在此基础上,对发生直流偏磁时磁致伸缩的现有计算模型进行对比,并讨论了发生直流偏磁时的硅钢片实验与变压器现场测试等研究中的不足,继而探析变压器振动的实验研究中直流电源的引入方式.综合分析现有研究进展后指出,为了给评估变压器承受直流偏磁能力与指导变压器的设计等提供参考,亟需研究直流偏磁时铁磁材料的磁化特性与磁致伸缩的模型这2个科学问题.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2018(038)006【总页数】9页(P215-223)【关键词】电力变压器;直流偏磁;磁致伸缩;振动【作者】李长云;郝爱东;娄禹【作者单位】齐鲁工业大学(山东省科学院)电气工程与自动化学院,山东济南250353;齐鲁工业大学(山东省科学院)实验管理中心,山东济南250353;齐鲁工业大学(山东省科学院)电气工程与自动化学院,山东济南250353【正文语种】中文【中图分类】TM14;TM410 引言由于地磁暴[1]、高压直流HVDC(High Voltage Direct Current)输电工程单极大地回线运行时的地中直流[2]及轨道交通和电解行业中的整流变压器[3]等原因，变压器的电磁场中出现直流电流及其诱发的系列电磁效应称为直流偏磁。
监测结果表明直流偏磁将使变压器的振动加剧、噪声增强、铁芯饱和与过热，严重时可能导致变压器损坏[4-5]。
作为电力系统的关键设备，变压器的健康状况直接关系到电力系统的安全稳定运行，因此变压器的直流偏磁现象受到国内外专家学者的重点关注，其研究内容一般包括探寻直流偏磁的成因(太阳风引发、HVDC的单极大地回流和其他原因)、直流偏磁对电磁设备(电磁式电流互感器、继电保护、电力变压器等)的影响、直流偏磁的抑制方法(变压器中性点串小电阻、反向电流注入、变压器中性点串隔直电容等)3个部分，研究思路通常为由现场测量获取直观数据、理论分析及建模表征、采用现场或实验验证等。
直流偏磁条件下变压器励磁电流仿真及实验研究
直流偏磁条件下变压器励磁电流仿真及实验研究作者：宋佩利祁斌孙臻连鹤林来源：《科技风》2022年第01期摘要：针对电力网变压器直流偏磁问题，本文基于一台单相变压器，对其空载运行时的直流偏磁问题进行了仿真及实验研究。
对比不同直流偏磁下的励磁电流及谐波波形，对直流偏磁下偶次谐波增大原因进行了分析研究。
对比仿真及实验结果，其变化趋势一致，验证了仿真的正确性和可靠性。
为研究大型电力变压器直流偏磁现象奠定了基础。
关键词：变压器;直流偏磁;励磁电流;谐波1绪论由于直流输电网、地磁暴变化等因素，引起变压器中性点接地电位升高，使变压器铁心每隔半个周期就会出现磁饱和，励磁电流畸变。
直流的入侵，使变压器出现严重的偏磁饱和现象，引起铁心漏磁增大、金属结构件损耗增加、温升增加、局部过热、绝缘破坏、噪声增大、振动加剧等后果。
直流偏磁的大小和持续时间的长短也会影响变压器关联电网的安全运行，系统电压降低，系统继电器误动作等[1-4]。
许多学者将注意力转移到变压器直流偏磁问题上来。
本文针对一台单相变压器，建立其空载运行时的等效模型，利用有限元方法对其直流偏磁下的励磁电流及谐波进行仿真。
并对该变压器进行直流偏磁条件下空载实验，与仿真结果比较，验证了仿真方案的正确性与可行性。
为研究大型电力变压器直流偏磁现象奠定了基础。
2磁特性测量考虑到变压器结构、接缝以及搭接形式的影响，首先对变压器的磁特性进行测量。
实验电路连接图如图1所示。
系统经过稳压器输出一额定电压为220V相对稳定的交流电压，通过可调变压器调节加到变压器二次侧电压大小，变压器一次侧开路。
A为示波器交流电流钳，V为示波器高压探头[5]。
利用调压器逐渐增加被试变压器二次侧电压大小，利用示波器交流电流钳和差分探头测量励磁电流波形及一次侧电压值波形。
根据电磁感应定律：可以得到磁感应强度B的计算公式：引入平均磁路长度，根据全电流定律：3模型变压器仿真分析表1所示为变压器基本参数。
根据表1参数，对变压器进行系统仿真，得到不同直流偏磁下的励磁电流和谐波波形。
简析直流偏磁条件下变压器铁心振动问题
简析直流偏磁条件下变压器铁心振动问题1. 引言1.1 背景介绍变压器是电力系统中常用的电气设备，用于改变电压大小以及输电和分配电能。
在正常运行时，变压器的铁心应该是稳定的，不出现振动现象。
在直流偏磁条件下，变压器铁心可能会出现振动问题，这给变压器的安全运行带来了一定的隐患。
对直流偏磁条件下变压器铁心振动问题进行研究和分析具有重要的理论和实际意义。
直流偏磁条件下变压器铁心振动问题是一个复杂的问题，涉及电磁、机械等多方面知识。
只有深入研究振动原因，并提出有效的解决方法，才能保证变压器的安全稳定运行。
对于直流偏磁条件下变压器铁心振动问题的研究具有重要的现实意义。
通过对振动问题的深入研究，可以更好地解决变压器在实际运行中遇到的振动问题，提高设备的运行稳定性和安全性。
1.2 问题意义直流偏磁条件下变压器铁心振动问题是一个影响变压器稳定运行的重要问题。
铁心振动会导致变压器的噪音增加、损耗加剧，甚至可能造成变压器的故障和损坏。
研究直流偏磁条件下变压器铁心振动问题的意义在于能够及时发现并解决相关问题，保障变压器的正常运行，提高变压器工作效率，延长设备的使用寿命。
深入研究铁心振动问题还可以为变压器的设计和生产提供参考，促进变压器技术的进步与发展。
通过深入探讨直流偏磁条件下变压器铁心振动问题的意义，有助于引起人们的重视，推动相关研究工作的开展，为实现变压器的安全、稳定运行提供技术支持和保障。
2. 正文2.1 直流偏磁条件下的变压器铁心振动直流偏磁条件下的变压器铁心振动是一个普遍存在且需要重视的问题。
在直流偏磁的情况下，变压器铁心会产生不稳定振动，这种振动会影响变压器的正常运行，甚至会造成设备损坏。
接下来将详细探讨这一问题。
直流偏磁导致变压器铁心振动的部分原因是磁通密度不平衡引起的。
在正常工作时，变压器铁心内的磁通密度应当是均匀分布的，但直流偏磁会导致磁通密度不均匀，从而引起铁心振动。
直流偏磁还会导致铁心内部磁场的变化和不稳定性，进一步加剧振动问题。
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