直流偏磁影响评估与治理技术
水电站主变的直流偏磁的评估与抑制
ｔｅｅ ｅｔ ｅ ｅｓｏ ｅｃ ｒ ｎ ｊ ｔ ｎｍ ｔｏ ｎ ｅｉ ａｔ ｆ ｏｌｅｉ ｉ ｔ ａｄｃｍ ｅ ｓｔ ｎｄｓ ｃ ｈ ｆ ｃ ｖｎ ｓ ｆｈ ｕ ｅ ｔｎｅ ｉ ｅ ｄａ ｄｔ ｆ ｉ ｔ ｉ ｃｏ ｈ ｈ ｍｐｃ ｏ ｉｒｓ ｔ ｉ ｎ ｏ ｐ ｎａｉ ｉ ａ ｅ ｓ ｓｖｙ ｏ ｔ ｎ
ｂ ｔｅ ｎｍ ｓｒｄｖｌｅａ ｄｃｌｕ ｔ ｓｌ ｐｏｅ ｅｅ ｅｔ ｅ ｅｓｏ ｔｅｍ ｄ １ ｕｒｎ ｊｃ ｏ ｅ － ｅ ｅ ｅｕｅ ａ ｎ ａ ｌ ｅ ｒ ｕ ｒ ｄｔ ｆ ｃ ｖｎｓ ｆｈ ｏ ｅ．Ｃ ｒ ｔ ｎ ｔ ｎｍ ｔ ｗ ｕ ｃａｄｅ ｔ ｖ ｈ ｆ ｉ ｅ ｉｅ ｉ ｈ
ｄ ｗ ｓａ ａｙｅ ｎ ａ ｔ ｓｅ ｎ ｔｅｗ ｙ ｆ ｒｒｓ ｉｓ ａ ｅＪｎ Ｐｎ ｙ ｒｐ ｗ ｒｐａ ｔ ｏ — ｏ ａ ｎ ｌｚｄ ａ ｄ ｗ ｓｓ ｅｓｄ ｏ ｈ ａ ｓｏ ｕｐ ｅｓＤＣ ｂａ ．Ｔ ｋ ｉｇ ｉｇｈ ｄｏ ｏ ｅ ｌｎ ｒ ｘ ｒ ｓ ｆ ｅ
பைடு நூலகம்
偿度 小于 ０６ 电流注入 法 不改 变 中性点状 态 ， ．。 节约 电站 空间 ， 以安 全 有效 地 抑 制 大型 水 电站 内 可
所 有 变压 器的 直流偏磁 。
关键 词 ： 直流 输 电 ；变压 器 ；直 流偏磁 ；电流 注入 法
中 图 分 类 号 ：Ｍ ７ １ １ Ｔ ２ Ｔ ２ ． ； Ｍ ６２ 文 献 标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ： ０ ７ ４ ９ （ ０ ０ ０ — ０ ９ ０ １０ — ４ Ｘ ２ １ ）７ ０ ２ — ７
（． １ 武汉大学 电气工程学 院 ， 湖北 武汉 ４ ０７ ； ． 阳市供 电公 司 ， ３０２ ２洛 河南 洛 阳 ４ １０ ） ７ ０ ９
直流偏磁对变压器的影响及防治措施
直流偏磁对变压器的影响及防治措施作者：陈默来源：《科学与财富》2011年第04期[摘要] 随着直流输电系统的日益发展，直流输电距离不断加长，输送容量不断加大，直流偏磁对换流站周边的发电厂和变电站主变压器的影响也不断加剧，本文对直流偏磁产生的原因进行了说明，对现有主变压器直流偏磁抑制措施及优缺点进行了阐述，并对今后主变压器直流偏磁研究进行了展望。
[关键词] 直流偏磁对变压器的影响防治措施1直流偏磁产生的原因直流输电系统以输送距离长，输送容量大及损耗小等特点在中国得到越来越多的应用。
当直流输电系统在调试检修期间或发生故障时，将会以单极大地的方式运行。
这时，大地作为回流电路，可能会有高达数千安的直流电流流过。
直流接地极附近的电场分布由于流过直流电流而大大增加，接地极附近出现较高的地表电势。
随着距离的增大，地表电势逐渐降低。
由于不同地点间的地表电势不同，在这一地区的交流电网中，将会有直流电流从接地的中性点流入变压器再通过输电线路流向远方。
变压器绕组流过的直流电流导致运行中的变压器产生直流偏磁，给变压器本身和交流电网的安全运行造成不良影响。
2 直流偏磁对变压器产生的危害变压器直流偏磁是指直流电流从变压器的中性点流经绕组时，铁心内部产生一定的直流偏磁，使得励磁电流正负半周明显不对称，磁通发生偏移。
直流偏磁将周期性地加剧铁心磁密的饱和程度，它给变压器本身和交流电网带来如下问题：a.产生大量谐波变压器在直流偏磁下，其空载电流不仅含有大量奇次谐波，还含有直流分量和偶次谐波。
这将使变电站中，母线电压波形畸变，只是针对滤除奇次谐波电流设计的无功补偿用电容器组因过流而损坏，继电保护误动，合空载长线时产生持续过电压，单相重合闸过程中潜供电流增加，断路器恢复电压增高等。
b.无功损耗增加由于直流偏磁引起变压器饱和，励磁电流大大增加，使变压器的无功损耗增加，可能导致变电站母线电压下降。
c.局部过热变压器励磁电流的谐波高频成分在铁芯中产生更多的涡流损耗，铁耗增加；导线内由于集肤效应使铜耗增加。
直流偏磁对变压器运行的影响及应对措施
牛 勇
（ 广 东 惠 州 天然 气 发 电有 限公 司 ， 广东惠州 ５ １ ６ ０ ８ ２ ）
摘
要： 随着国家对“ 西电东送” 这一重大决策的实施 ， 建设 了一大批远距离大功率 的输 电线路 ， 这些输 电线路均采用直流输 电的方式。但
讨 了 直流 偏 磁 对 变压 器 运 行 的影 响 。最后 提 出 了 提 出抑 制 直 流偏 磁 的 措 施 ， 认 为较 为 可 行 的 方法 为 中性 点 串接 电容 和 中性 点 注 入 反 向直
流 电 流法 ， 必 要 时还 可 降 低 变压 器 的 运 行工 作 点 作 为辅 助 手 段 。
压 波 动 。当铁 心磁 路饱 和后 ： 为保 证 主磁 通 仍 然 是 正 弦 波 ， 励 磁
２ 直流偏磁产生 的原 因
（ １ ） 太 阳耀 斑 的 爆 发 会 产 生 地 磁 暴 ， 而 地 磁 暴 会 在 地 表 产
电流 就 会 变 成 尖 峰 波 形 ， 这 种 尖 峰 波 形 的励 磁 电 流 中 除 了含 有
关键词 ： 变压器 ； 直流偏磁 ； 直 流 电位 补 偿 ； 中性 点 串 电 容
１ 直 流偏磁的定义
直 流 分 量 出现 在 变 压 器 的磁 动 势 和 磁 通 中 ， 这 种 现 象 称 为 “ 直流偏磁 ” ．是 指 在 变 压 器 的 内 部 产 生 了 直 流 磁 势 或 直 流磁 通， 并 引发 电磁 效 应 。在 “ 直流偏磁” 的作 用 下 ， 直 流 磁 通 和 交 流
基波分量 ｉ ｍ １ 之外 ， 还 有一 定 的 三 次 谐 波 分 量 ， 三 次 谐 波 分 量
直流偏磁对电力变压器的影响及其抑制方法
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。
直流偏磁对变压器的影响及治理措施
直流偏磁对变压器的影响及治理措施作者：占继宏邵崇军来源：《今日自动化》2020年第05期[摘要]直流偏磁是变压器运行的一种不健康状况，在基础上分析了直流输电单级大地运行导致的直流偏磁机理。
直流偏磁的出现会造成变压器的机械疲劳和绝缘损伤，且谐波对保护装置运行安全性产生了一定影响。
本文介绍了磁暴灾害和直流输电单极大地运行情况下，变压器的直流偏磁机理。
并重点分析了变压器直流偏磁下的次生灾害效应对变压器设备产生的不利影响，主要体现在变压器本体振动噪声增大、损耗温升增加造成的损伤，直流偏磁谐波对保护和无功补偿设备造成的误动和谐波放大影响，并从规划运行角度提出了预防和治理措施。
[关键词]变压器;直流偏磁;温升;振动噪声;谐波;磁暴灾害[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）05–0–03Influence of DC Deviation on Transformer and Its Control MeasuresZhan Ji-hong， Shao Chong-jun[Abstract]DC bias is an unhealthy condition of transformer operation.On the basis of this， the mechanism of DC bias caused by single stage earth operation of DC transmission is analyzed.The appearance of DC bias will cause mechanical fatigue and insulation damage of transformers， and harmonics will have a certain impact on the safety of protective devices.In this paper， the mechanism of DC bias of transformer under the condition of magnetic storm disaster and single pole operation of DC transmission is introduced.The adverse effect of secondary disaster on transformer equipment under DC bias is analyzed， which is mainly reflected in the damage caused by the increase of vibration noise and loss temperature rise of transformer body， the influence of DC bias harmonic on misoperation and harmonic amplification caused by protection and reactive power compensation equipment， and the prevention and treatment measures are put forward from the point of view of planning and operation.[Keywords]transformer; DC bias; temperature rise; vibration noise; harmonic; magnetic storm disaster由于我国能源分布处于“源荷割离”的现状，高压直流输电因其固有特点已广泛投入运行。
变压器直流偏磁抑制技术
直流偏磁现象的原因分析
地磁干扰：地磁场的变化可能在变压器中产生感 应电流，导致直流偏磁现象。
变压器内部故障：如绕组匝间短路等故障，也可 能导致变压器出现直流偏磁现象。
附近直流电源的影响：当变压器附近存在直流电 源时，可能通过电磁感应等途径导致变压器直流 偏磁。
以上内容详细描述了变压器的直流偏磁现象及其 产生的原因和影响。在实际运行中，需要采取相 应的抑制技术来减轻或消除直流偏磁对变压器的 不良影响，确保变压器的安全稳定运行。
在变压器附近设置感应线圈，通过调节 感应线圈中的电流，产生与偏磁相反方 向的磁场，实现主动抑制。
VS
励磁电流调控法
通过实时监测变压器的直流偏磁情况，反 馈调节变压器的励磁电流，以主动抵消偏 磁效应。
主动抑制技术的控制方法
闭环控制：采用传感器实时监测变压器 的直流偏磁情况，通过闭环控制系统调 节主动抑制装置的参数，实现精确抑制
对比结果
主动抑制技术在抑制效果和可靠性方面优于被动抑制技术，但成本较高；被动抑制技术成 本较低，但抑制效果和可靠性相对较差。因此，在选择抑制技术时需要根据实际情况进行 权衡。
06
直流偏磁抑制技术的发展趋势 与挑战
Chapter
直流偏磁抑制技术的发展方向
混合型抑制技术
结合多种抑制技术的优点，开发混合型直流偏磁 抑制技术，以提高抑制效果。
智能化抑制技术
引入人工智能、机器学习等技术，实现直流偏磁 抑制的智能化和自适应化。
新材料应用
探索新型导磁材料，以降低变压器的直流偏磁敏 感性，提高抗偏磁能力。
未来面临的技术挑战与问题
抑制效果与成本平衡
在提高抑制效果的同时，需要控制成本，实现技术与经济的双赢 。
多场景适应性
变压器直流偏磁产生原因、影响和防范措施
变压器直流偏磁产生原因、影响和防范措施发布时间：2021-03-24T02:58:55.152Z 来源：《河南电力》2020年9期作者：沈海峰[导读] 浙江省受一次能源匮乏等制约，外购电成为满足电力供应的重要保障。
（浙江浙能电力股份有限公司萧山发电厂）摘要：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，使变压器工作在非正常工作状态的现象。
随着直流输电系统的日益发展，直流输电距离不断加长，输送容量不断加大，直流偏磁对换流站周边的发电厂和变电站主变压器的影响也不断加剧，本文对直流偏磁产生的原因进行了说明，对现有主变压器直流偏磁抑制措施及优缺点进行了阐述。
关键词：直流特高压；直流偏磁；原因；影响；防范措施1.浙江省电网直流特高压发展情况浙江省受一次能源匮乏等制约，外购电成为满足电力供应的重要保障。
由于高压直流输电系统具有造价低、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。
近年来，浙江省特高压直流系统发展迅速，供电能力和供电量持续攀升。
2014年7月，四川溪洛渡左岸-浙江金华±800千伏特高压直流输电工程（宾金直流工程）投产；2016年11月，宁夏灵州-浙江绍兴±800千伏特高压直流输电工程（灵绍直流工程）投产。
分析表1统计数据，2018年浙江省外购电力、电量分别达到3011万千瓦、1497亿千瓦时，分别占全省最高负荷及用电量的37.5%、33%。
其中宾金直流最大外购电力、电量分别为564.19万千瓦、257.17亿千瓦时；灵绍直流最大外购力、电量分别为752.25万千瓦、334.22亿千瓦。
宾金直流和灵绍直流的最大外购电力、电量分别占外购总量的43.72%，39.51%。
此外，浙江省还接受吉泉±1100千伏供电能力1200万千瓦的直流特高压分电。
另外，据了解四川白鹤滩至浙江±800千伏特高压直流规划于2022年投产，电力供应能力800万千瓦。
简论直流偏磁对变压器的影响及治理方法
Power Technology︱224︱2017年7期简论直流偏磁对变压器的影响及治理方法黄克峰广州高澜节能技术股份有限公司，广东 广州 510663摘要：直流偏磁现象主要是：流经绕组的直流电流作为变压器励磁电力组成部分，其直流电流能够让变压器铁芯偏磁，使变压器特点发生变化，让原有磁化曲线区域部分移动至铁芯磁饱和区域，进而造成变压器振动增加。
本文介绍了直流偏磁对变压器的影响与治理方法。
关键词：直流偏磁；变压器；影响与治理；方法分析中图分类号：TM41 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）07-0224-01笔者以某企业±800kv 直流超高压直流输电线路为例。
该直流超高压直流输电线线路接地极附近，宾金直流工调试时，在不对称运行形式情况下，换流站接地极附近110kv、220kV、500KV 中性点接地运行的多台变压器出现噪音、振动等现象，检测中性点直流电流大者超过90A，远大于主变压器额定直流电流，现场测试变压器噪声超过100dB，运行状况恶劣。
直流偏磁问题严重影响变压器安全运行与使用年限，而影响企业生产安全。
所以，直流偏磁对变压器治理成为保证变压器安全运行必要措施。
1 变压器直流偏磁影响因素 我国交流电网中，高压变压器（110kV，220kV，330kV，500kV 等）中性点接地方式采用金属接地方式，高压电网线路通过变压器中性点金属接地。
如果交流电网中两个不同变压器中性点接地点的大地之间存在电位差，就会在这两个变压器及连接线路中形成直流电流。
直流电流从中性点流入变压器的三相绕组及输电线路，过程中，将在铁芯磁通内出现直流分量，而造成磁通偏差励磁电流高度发生变形，变压器发生直流偏磁问题。
电网实际运行中，有几个现象可以引起大地的地电位差。
第一，太阳等离子风活动造成“地磁暴”将在地表出现电势差，引起的地磁感应电流在中性点接地变压器中发生直流电磁。
第二，超高压直流输电不平衡运行，特别是单极大地回路作业过程中，直流输电线路向换流站的接地极注入大量直流电流，由于地电阻的存在，大地电位以接地极为中性呈环形分布，距离越近电位越高，引起的直流偏磁问题越大。
750kV某变电站主变直流偏磁分析及抑制措施研究
750kV某变电站主变直流偏磁分析及抑止措施探究摘要：本文针对750kV某变电站主变直流偏磁现象进行了详尽的分析，并提出了一系列有效的抑止措施。
通过实时监测主变直流电流，我们确定了直流偏磁的存在，并且表明该现象对变电站运行稳定性和设备寿命产生了负面影响。
随后，我们开展了对该现象的深度探究，并提出一种基于震动抑止的有效控制措施。
1.引言750kV某变电站作为电力系统的关键设施，起着重要的供电和变电功能。
然而，随着电力需求的不息增长，变电站运行稳定性和设备寿命等问题亟待解决。
直流偏磁现象是影响变电站正常运行的一个重要因素。
因此，对750kV某变电站主变直流偏磁进行深度分析并制定相应的措施，对于提高变电站的运行效率和可靠性具有重要意义。
2.直流偏磁的定义和原因直流偏磁是指主变中心抽头电气量瞬时值与直流重量之间存在较大差异的现象。
直流偏磁的主要原因包括主变饱和、系统过电压、电力负载波动等。
这些原因导致直流电流超过主变额定电流，从而引起直流偏磁现象。
3.主变直流偏磁的影响主变直流偏磁对变电站设备和系统稳定性产生了重要的负面影响。
起首，直流偏磁会导致主变电流增大，从而引起设备温度提高，缩短设备寿命。
其次，直流偏磁还会导致变电站电压稳定性下降，可能引发电压跳闸和电力系统不稳定问题。
因此，对直流偏磁现象进行分析并实行有效的抑止措施对于变电站的正常运行至关重要。
4.直流偏磁的分析方法为了准确分析直流偏磁现象，我们对750kV某变电站的主变进行了实时监测。
通过对主变电流曲线的测量和分析，我们确定了直流偏磁的存在。
同时，我们还测试了不同负载率下主变直流电流的变化状况，并对其进行了统计。
通过这些试验数据，我们得出了直流偏磁现象与负荷率和电力负载波动之间的相关性。
5.直流偏磁的抑止措施探究为了抑止直流偏磁现象的发生，我们提出了一种基于震动抑止的控制措施。
该措施基于对主变运行状态的监测，通过对主变抽头位置进行微小震动来抑止直流偏磁现象的发生。
一起电厂直流偏磁产生原因分析及治理措施
一起电厂直流偏磁产生原因分析及治理措施摘要：2017年6月份酒泉-湖南±800kV特高压直流输电线路投入运行，对输电路径区域内的常德电厂主变压器产生了直流偏磁影响，分析了直流偏磁产生的原因和对变压器、接地网、继电保护的危害，为防止变压器直流偏磁采取的治理措施。
关键词：直流输电；直流偏磁；变压器；危害；治理0引言酒泉-湖南±800kV特高压直流输电工程2015年6月开工建设，计划2017年投入运行，这是湖南境内第一条落地的直流线路。
2017年3月及5月，±800kV酒泉-湖南线投产前，湖南省湘电试验研究院进行了直流偏磁试验，常德电厂#1、#2主变中性点均有直流电流通过且数值较大。
本文就常德电厂#1、#2主变直流偏磁产生原因进行了分析、采取的治理措施进行了阐述。
1直流偏磁现象及产生的原因1.1直流输电产生的直流偏磁随着我国高压直流输电技术的发展，至今已有多条直流输电线路投入运行，直流输电系统换流站的接地极附近有直流电位，该电位由注入电流的大小和该处的土壤电阻率决定。
在高压直流输电系统采用单极大地回路方式或双极不对称方式运行时，大地中回流的部分直流电流会通过接地中性点流入变电站的变压器绕组，从而引起变压器发生直流偏磁。
2直流偏磁的危害2.1对变压器的损害直流偏磁会引起变压器励磁电流大幅增加，铁芯饱和程度加深，漏磁通加大，使其绕组、铁芯、油箱和夹件的涡流损耗增加，进而引起变压器顶层油温和绕组温度增加，导致局部过热。
漏磁通的大幅增加，也会导致绕组电动力增大，使变压器振动、噪声加剧。
在偏磁电流的长期作用下，会使变压器的机械性能、抗短路能力下降，从而在变压器遭受外部突发短路故障时，引发更大的电力事故。
2.2对变电站接地网的腐蚀我国接地网所用材质主要为普通碳钢，当直流输电单极运行时，直流接地极电流会对邻近变电站接地网造成电化腐蚀，缩短接地网的使用寿命。
由于接地网埋于地下难以直接监测，当地网满足不了热稳定要求时，无法承受雷电冲击或短路事故形成的大电流。
大型电力变压器直流偏磁的影响和抑制方法
大型电力变压器直流偏磁的影响和抑制方法摘要：近年来，超高压直流输电以其高效、经济性的特点在我国长距离输电中得到应用，我国超高压直流输电技术已达到了国际领先水平。
随着越来越多的直流输电线路投入运行，我国电网呈现交、直流系统共存的新局面。
直流输电单极大地回路以及双极不平衡运行方式下，对于交流输电系统中变压器影响问题日益严重。
监测变压器直流偏磁状况及解决直流偏磁对变压器的影响，已经成为越来越多的学者和专家的共识。
如何有效的抑制大型电力变压器的直流偏磁现象，并且降低直流偏磁现象造成的设备运行异常现象，成为当前大型电力变压器应用单位发展中主要面临的问题。
关键词：变压器中性点；直流偏磁；直流电流；抑制措施1 电力变压器直流偏磁产生的原理直流偏磁是变压器的一种非正常工作状态，当直流输电线路单极大地运行时，接地极电流通过交流系统的变压器中性点流入交流系统，随着其电流的增加，励磁电流波形发生畸变，主要是正负半周不对称。
与直流同向的一边，由于铁心过度饱和，电流波形变为尖顶波；与直流反向的一边，铁心的饱和度下降，励磁电流幅值变小，呈现平顶波，此现象严重影响了交流系统的安全稳定运行。
其次太阳表面剧烈的耀斑活动会使地球产生极光电流，从电磁理论可知，这些变化的极光电流能产生扰动电磁场。
从而在地表面上产生电位差，也即所谓的地面电势（ESP）。
该地磁感应电流经过变压器接地中性点，同样引起变压器的偏磁问题。
2 直流偏磁对变压器的危害变压器绕组中有直流分量流过时，这些直流磁通造成变压器铁芯严重饱和，励磁电流高度畸变，产生大量谐波，变压器无功损耗增加，金属结构件损耗增加，导致局部过热现象，破坏绝缘，损坏变压器或降低使用寿命。
严重时甚至引起系统电压降低，系统继电器误动作，严重影响变压器的安全运行。
变压器直流偏磁所带来的危害主要有以下几个方面：1）噪音增大变压器线圈中有直流电流流过时励磁电流会明显增大。
对于单相变压器，当直流电流达到额定励磁电流时，噪音增大10dB；若达到4 倍的额定励磁电流，噪音增大20dB。
直流偏磁对变压器的影响及控制措施
（3）因为产生在变压器发生直流偏磁时铜耗和铁耗的增加，尤其是各部件涡流产生大量的热能，也应该重视变压器油温的变化，避免各部件由于温度过高造成设备损坏。
2.1噪声增大，振动加剧
变压器铁芯的磁致伸缩导致噪声的产生，且随磁通密度的增大而增大。直流偏磁使变压器铁芯磁通密度增大，导致磁致伸缩加剧，噪声增大，当直流电流等于励磁电流时，单相变压器的噪声增大了10dB，2004年5月贵广直流单极大地运行方式下，变压器中性点直流电流达到了34.5，噪声达到93.9dB。另外直流偏磁情况下，变压器励磁电流不仅有奇数次谐波分量还有偶数次谐波，噪声将会发生变化。此外，磁致伸缩会引起变压器铁芯和本体振动，振动加剧，会导致变压器有关部件松动，进而引起发热、放电或部件掉落，危机变压器安全运行。
3、变压器允许的直流电流
我国能源主要分布在西部地区，随着全国联网战略的实施，电能越来越多依靠直流输送，单在云南省境内目前就有楚穗直流、普侨直流、牛从直流。变压器允许流过直流电流值与变压器结构、材料、磁通密度有关。电压等级越高允许流过的直流电流更大，另外三相五柱式的变压器比单相分体的允许流过的直流更大。
2.2变压器损耗增加
铁损和铜损是变压器的损耗。变压器铁损包磁滞和涡流损耗。磁滞损耗正比于铁芯磁密的平方和频率。当铁芯饱和时，铁芯的导磁率接近空气的导磁率，从而使变压器漏磁通增加，变压器的漏磁通穿过压板、夹件和油箱等构件，并在其中产生涡流损耗。这说明直流分量增加时，铁损也会增加。
直流偏磁对变压器的影响及治理措施
2021.16科学技术创新直流偏磁对变压器的影响及治理措施张梦龙张治商国威(内蒙古蒙东能源有限公司,内蒙古呼伦贝尔021000)在大型直流高压工程施工过程中,由于单极直流及其控制系统的异常工作,导致直流变压器及周围变压器发生喷射,是什么引起了变压器的恒偏角?直流磁位移并不是变压器所特有的一种现象。
DC 可分为直流偏磁、机电偏磁和普通变压器偏磁,磁差问题的研究具有重要意义。
相对于其他磁饱和技术,直流偏角技术的应用更有意义。
定常偏置对各种变压器保护的影响,特别是在安装了定常偏置装置之后。
但是数据分析多以模拟为主,在实际应用中,存在屏蔽磁问题。
在保护方面出现恒偏后,结合变压器波形特性,分析现场数据形成恒偏磁场的机理,并注意到灭火器对变压器保护装置的影响,针对当前变压器保护磁力不足的特殊情况,提出了一种优化方案,最后,用波形检验法模拟验证标准可靠性。
1直流偏磁特征直流畸变的主要原因是流入变压器的直流电流使变压器的铁心饱和。
直流畸变的原因、影响和波形特征不同于通常的电流流动和兴奋现象。
如果使用直流偏压,磁链表达式如下:ψ(t)=ψmcos(ωt)+ψdc (1)公式中,电流的频率为交流励磁链的频率,电流的频率为直流偏磁链的频率。
从磁化曲线看,变压器的励磁电流与磁链之间存在非线性关系。
对于直流偏压,一个稳定的直流偏压电流应该叠加在它上面。
根据有关基础知识和现场经验资料,比较了几种磁饱和方法。
附录A 表A1列出了结果。
对直流偏压的波形特性进行了理论分析。
第一种情况下,直流偏压为正时,并且直流偏压随时间饱和产生单相励磁电流的公式为im (T)n (假定励磁电压在0时正大于0)。
为了分析起见,忽略额定励磁电流和磁滞效应的影响可以近似地考虑某一特定角度(具体范围与直流偏磁的严重性有关,直流偏磁越严重性,角度值越大,若考虑磁滞效应和励磁回路电阻,则会出现一定的偏差)。
约为0其表达式如下:Im(t)={f(ωt)-α≤ωt ≤α0其他(2)公式中:F (ωT)是饱和磁化时励磁电流的函数,只在-α~α处有很大的值,20ms 的周期,结合现场资料,α通常为30度左右。
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地
极
电
流
Ie 地表
电位
A 站 主 变
A变站 地网直 流电阻
偏置电流I
B 站 主 变
B变站 地网直 流电阻
A站地电位 B站地电位
A站到接地 极距离
B站到接地 距离(km) 极距离
3
一、直流偏磁产生原因 二、直流偏磁的危害 三、直流偏磁的评估 四、直流偏磁的抑制
主要内容
4
• 产生谐波 • 增加无功损耗 • 局部过热 • 振动、噪声加剧 • 影响互感器特性 • 继电保护系统故障
0.54
4
2
3
1
2
0.54
推5
1
3
1
3
0.54
荐 16
0
1
0
0
1.12
17
0
0
0
3
1.12
18
0
0
0
2
1.13
19
0
0
0
1
1.13
20
0
0
0
0
1.14
21
一、直流偏磁产生原因 二、直流偏磁的危害 三、直流偏磁的评估 四、直流偏磁的监抑控制
主要内容
22
380 喀什
俄罗斯
俄罗斯
15105000
呼伦贝尔能源
治理 统筹兼顾，综合治理 之本 协调规划、建设、运行与改造各阶段的不同需求
交直流特高压 同步落地的
10
上海电科院对长三角地区已开展了10多年的直 流偏磁影响方面的研究，通过仿真计算和实测，掌 握了上海地区直流偏磁的影响情况。
三、直流偏磁的评估
概况
直流地电位分布图 11
三、直流偏磁的评估
影响因素
• 土壤-结构、厚度、电阻率 • 接地极 • 交流网络-接地网、绕组、线路
13
• 互阻矩阵法
三、直流偏磁的评估
几种主要方法
• 1）互阻抗矩阵的形成工作 量巨大，当区域内有新站建 设或地埋工程时，必须重新 形成矩阵，计算效率较低；
• 2）该方法主要反映电网内 电流分布，地下电流的走向 通过互阻抗间接体现，当需 要对某地埋工程进行评价时 困难重重，且结果不够直观
14
三、直流偏磁的评估
通榆
260
908
吉林
90
铁岭
核电
150
320
340
375
塔什店
吐鲁番
400 鱼卡
200 370
格尔木
哈密 哈密煤电
350
安西 马鬃山
玉门镇 330
280 60
酒泉
190
2400
张掖 190
乌兰 350 羊曲
日月山 180 西宁
170 40 80
160
锡盟 480
1400 480 1600
东北华北背靠背
二、直流偏磁的危害
5
二、直流偏磁的危害
谐波电流含有率 %
6
噪声测量值
二、直流偏磁的危害
7
二、直流偏磁的危害
• 地电流其他对电磁环境的影响
• 对地埋设施的影响 地铁、输油管、输气管、水管
• 对大地测量的影响 地震、天文
8
一、直流偏磁产生原因 二、直流偏磁的危害 三、直流偏磁的评仿估真计算 四、直流偏磁的抑制
12
三、直流偏磁的评估
几种主要方法
• 直接解法
• 建立在表征恒流源场的泊松方程上，利用有限元、有限差 分、边界元等方法求解，限于计算区域的巨大规模，计算 效率较低，单次计算即需要15~20分钟左右，特别是每次 求解均需重新形成元素矩阵，完全无法满足区域电网抑制 措施优化计算中动辄上千个方案的优选需要
中俄背靠背 1400
140 50
40
满洲里 150 巴彦
海拉尔 160 牙克石
鄂1温20克 至冯屯
宝清
准北
伊敏
250
宝清
皇宫 150 伊宁
300
230 阿克苏 库车
250 170 奎屯
蒙古
哈尔滨
120
乌北
玛纳斯 140 150
200 奇台 80
西山电 西山 60 东郊
360
1400
1260
锡盟煤电
360
直流电阻。 – 应考虑自耦变
A变电站
站间系统的等 效直流电阻
B变电站
接
地面
地
极
电
流
Ie 地表
电位
A 站 主 变
A变站 地网直 流电阻
偏置电流I
B 站 主 变
B变站 地网直 流电阻
A站地电位 B站地电位
A站到接地 极距离
B站到接地 距离(km) 极距离
18
三、直流偏磁的评估
评估结果
2010年，上海地区主要500kV变电站在各直流单极大地满负荷运行情况下的直流 偏磁评估情况：
主要内容
9
三、直流偏磁的评估
目前上海地区拥有直流输电工程4条，800kV 复奉线、±500kV宜华、荆枫和葛南线。
上海境内直流接地极3处，其中荆枫和葛南共 用1个接地极。
上海周边距离较近的还有±800kV锦苏直流和 ±500kV龙政直流。
面临 直流输电落点多，容量大，与交流电网距离近 问题 涉及多电压等级，直流偏磁影响严重，影响电网运行
石家庄 210
160 济南 豫北
兰州东 140
270 平凉 180
19
实测变压器直流偏磁影响情况
三、直流偏磁的评估
实测
测试日期分别为2010年3月2日和5月4日 仿真计算和实测值比较
20
三、直流偏磁的评估
案例
表 2 推荐方案与应避免方案
方案
主变 A 主变 B 主变 C 主变 D
Fdc （Ω） （Ω） （Ω） （Ω）
1
3
3
1
3
0.54
2
2
3
1
3
0.54
3
3
3
1
2
直流偏磁影响的评估与治理技术
上海电科院 评价中心 2016年6月
1
一、站直在流跨偏越磁的产新生起原点因 二、直流偏磁的危害 三、直流偏磁的评估 四、直流偏磁的抑制
主要内容
2
一、直流偏磁产生原因
接地极 I
I1
I2
P1 变电站1
P2 变电站2
P3 变电站3
A变电站
站间系统的等 效直流电阻
B变电站
接
地面
几种主要方法
• 基于有限元的场路解法
R幅向 =
R径向 * * 2
(r2 r1 ) * ln
* r2 r1
r1
电流（A） 电压（V）
300
250
200 0
10 某方向电流
8 某方向电压
6
4
2
30
60
90
120
距原点距离（km）
0 150
15
三、直流偏磁的评估
几种主要方法
• 基于有限元的场路解法
• 计算资源：国家超算中心或高校 • 大地电阻网路的元件个数为径向2000*12=24000个，幅
向2000*12=24000个，共48000个 • ansys+matlab+pspice
16
• 土壤——直流地电位分布研究的关键
空气
浅浅浅浅 浅浅浅浅浅浅浅浅 浅浅浅 浅浅浅浅浅浅
三、直流偏磁的评估
数理模型
17
三、直流偏磁的评估
数理模型
• 交流系统建模——等效原则
– 包括了变压器的直流电阻和输电线路的
220 辽宁
250
蒙西煤电2
蒙西
400
北京西 100
天津 唐山
营口
150
沿海电源
金昌 200 2400 永登 白银
150 150
鄂尔多斯煤电蒙西煤电陕61北00 沙湖
蒙西煤电1
130 晋北
490 430
北京东150 270
1贺65兰8黄山0河19100银川东陕榆北横煤电15神0 晋木东南蒙煤西4电煤70电15晋33晋东5 北南煤电