直流偏磁
直流偏磁对变压器的影响及抑制措施
直流偏磁引起的高振动给变压器本身带来的问题比噪声更加严重，可能会导致变压器内外相关部件松动。例如，轴向压板、压钉、拉板以及地脚螺丝等。绕组绝缘的磨损，从长期来看，对变压器绝缘和抗短路冲击能力会有较大损害。
（2）谐波增大。当铁心工作在饱和区时，漏磁通会增加，在一定程度上使电压波峰变平，谐波电压和电压总谐波畸变率增大。此时，变压器成了交流系统中的谐波源，从而带来一系列问题。如系统电压波形畸变、滤波器过载、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及断路器恢复电压增高等。
4.4反向注入抑制
反向注入抑制是在变压器中性点注入一个反向直流电流来抵消原来的偏磁电流，其原理如图5
所示。在变电站外补偿接地极与变压器中性点之间注入直流电流，该电流部分经由变压器绕组和电网再回到补偿接地极。通过控制直流发生装置输出直流电流的方向和大小，就可以达到抵消变压器中性点原有直流电流的目的。反向注入抑制不影响运行系统的参数，但技术要求较高，比较复杂。
可以产生2 000MJ的热量。因此，串联的电阻具有低阻值、大容量的特点，一般为几个欧姆。同时，变压
器中性点的绝缘水平也需进行论证核算。从图3可
图2直流电流对变压器励磁电流的影响变电站A变电站B变压器及输电线路等效直流电阻中性串接电阻器
A站地网接地电阻B站地网站间大地等接地电阻效直流电阻
A站、B站之间直流电位差
太阳耀斑活动导致地磁暴时，太阳风和射线流袭击地球，使地磁场的水平和垂直分量发生变化，在地球表面诱发电位梯度。当其作用于中性点接地变压器时，就会产生地磁感应电流，其频率在0.001Hz～0.01Hz之间，典型幅值为10A～15A，有的可达到200A[4]。
由直流输电和地磁暴产生的直流电流，当其通过变压器中性点接地点及输电线路组成的通路流经两侧绕组时，在变压器铁心内部产生一定的直流磁通，使得磁通在正、负半周明显不对称，发生偏移，从而产生直流偏磁。当变压器绕组无直流分量，励磁电流i（t）工作在铁心磁化曲线"（t）的线性段时，铁心中的磁通为正弦波，励磁电流也是正弦波（如图2中实线所示）。当发生直流偏磁时，励磁电流工作在铁
直流偏磁简介
直流偏磁1 背景高压直流(HVDC）输电系统在我国正得到越来越广泛的应用。
为了实现远距离或超远距离大容量送电,将有更多高压甚至特高压直流工程建成并投入运行。
实践证明，直流输电在一定条件下，是具有很大的经济效益。
交直流混合运行的电网结构使得交直流系统之间的相互影响越加明显,对南方电网而言尤为突出[1]。
而在HVDC运行过程中发现，双极两端中性点接地直流换流站接线方式广泛运用到远距离的高压直流输电领域中。
虽然正常运行时两极电流相等，地回路中的电流为零，但是只要是运行过程中两极的电流不相等（采用单极运行、双就极电压对称电流不对称或者双极电流电压均不对称方式运行），接地极都会有电流流过，在直流输电线路和大地间形成回路，造成直流偏现象。
[2]在我国，110kV 及以上电压等级系统中性点采取直接接地。
如果出于不同地点的变电站的中性点点位被不同程度的抬高，则直流电流将通过大地和交流线路，由于一个变电站（变压器中性点）流入，在另一个变电站（变压器中性点）流出，继而产生直流偏磁。
在电网中，很多变压器都受到了直流偏磁电流的影响，受到影响的变压器有的是在换流器直流接地极附近，有的却是远离直流接地极[3]。
事件初期，曾经怀疑主要是换流站的谐波电流所致，之后逐渐将注意点集中到中性点接地变压器的直流偏磁上，为了验证这些变压器正是受到了直流偏磁的影响,工程上也采取不少的方法。
直流偏磁问题在20世纪80年代后期开始引起国内外研究者的重视并陆续开展了相关研究。
有关的抑制措施也曾有工程应用。
然而,截至目前,工程应用中仍未有简单、实用、可靠的解决方案,也没有长期可靠的运行经验做支撑。
本文将主要介绍一下直流偏磁产生的原因、现象、危害及抑制措施等。
2 直流偏磁产生的原因2.1 直流偏磁的产生机理[4]变压器的铁心是由0.3 至0.35mm 的硅钢片叠成，因硅钢片的磁化曲线成非线性，使铁心磁通φ与通入磁化线圈的电流i 成非线性，即φ=f（i）成非线性关系，如下图2.1(b)所示，在设计变压器时，为了充分利用铁磁材料，使变压器额定运行时主磁通φ运行于如图2.1(b)中的线性区端点A 点。
直流偏磁影响评估与治理技术
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
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推5
1
3
1
3
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荐 16
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0
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3
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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
直流偏磁原理
直流偏磁原理嘿，咱今天就来唠唠直流偏磁原理！你说这直流偏磁啊，就好像是一个爱捣乱的小淘气。
咱平常生活里不是有磁铁嘛，那直流电流呢，就跟个小魔法师似的，能让铁芯之类的玩意儿带上磁性。
这就好比啊，本来铁芯是个老老实实的“乖孩子”，可这直流电流一来，就把它给带偏啦，让它也变得有磁性啦！你想想看，这铁芯要是被偏磁了，那可不得了。
就像本来走得好好的路，突然有人给你使绊子，让你走得歪歪扭扭的。
这在很多电器设备里可就是个大问题呀！比如说变压器，要是有了直流偏磁，那它工作起来可能就不灵光啦，嗡嗡响个不停，好像在抱怨呢！那这直流偏磁是咋来的呢？这原因可多了去了。
就像咱生活里遇到的各种麻烦一样，来源五花八门的。
比如说，有时候是附近的直流输电线路捣的乱，它那直流电就偷偷摸摸地影响到了其他设备。
还有的时候呢，是一些不太靠谱的接地系统惹的祸，就像一颗老鼠屎坏了一锅粥。
这直流偏磁的影响可不能小瞧啊！它能让设备发热，就像人发烧一样，浑身不舒服。
而且还可能让设备的性能下降，本来能干很多活的，这下可好，干不了啦！这不是耽误事儿嘛！那咱咋办呢？咱就得想办法对付这个小淘气呀！就像咱对付生活里那些捣乱的家伙一样。
可以从源头抓起呀，把那些产生直流偏磁的因素给找出来，然后想办法解决掉。
或者给设备装上一些防护装置，就像给咱自己穿上铠甲一样，让直流偏磁没法轻易捣乱。
你说这直流偏磁是不是很让人头疼？但咱可不能怕它呀！咱得勇敢地面对，想办法解决。
就像咱面对生活中的困难一样，不能退缩，得勇往直前！反正我是觉得，只要咱用心去研究，去想办法，就一定能搞定这个直流偏磁，让那些电器设备都能好好工作，为咱服务！这直流偏磁原理虽然有点复杂，但咱也不能被它吓倒呀，对吧？咱得把它搞清楚，让它乖乖听话！。
概述直流偏磁对变电站的影响及预防措施
概述直流偏磁对变电站的影响及预防措施摘要：直流偏磁现象是由于电力系统中变压器接地中性点间存在直流电位差而产生的。
在高压直流输电过程中，由于单极大地方式运行产生的直流电场或者太阳磁暴产生的地磁感应中电流的直流成分对中性点接地系统变压器的正常运行造成很大影响。
本文从直流偏磁的产生机理入手，着重介绍了对变电站的影响及预防措施。
关键词：变压器中性点；高压直流输电；直流偏磁一、引言随着高压直流输电（HVDC）技术在国内电网中越来越多地应用，由于其输送容量大、输送距离远、调节迅速、运行灵活，HVDC在远距离大容量输电、区域电力系统互相连接中起到了十分重要的作用，但也带来了一些新问题。
自2000年12月开始，南方电网大亚湾核电站发现主变压器时常出现噪声异常及增大的情况；2003年初因三龙直流输电启动调试导致江苏电网出现明显的直流电流；天广直流单级大地调试中，附近的电厂、变电站也有类似的情况发生。
因此需要对产生该现象的原因——直流偏磁进行研究并找出应对措施。
二、直流偏磁产生原因及对变压器的危害（一）直流偏磁产生的原因分析当高压直流输电运行在单极大地回线或双极不对称运行方式时，接地极附近有直流电位，该电位和高压直流输电输送的电流大小和该处的土壤电阻率有关。
高压直流输电输送的电流越大，土壤的电阻率越高，电位也就越高。
不同位置的接地变压器的中性点之间犹豫存在着直流电势差且交流系统的电阻值很小，从而使流过接地变压器中性点，在交流系统中形成了回路。
当流过接地变压器中性点的电流过大时，变压器会发生直流偏磁进而导致谐波增加、噪声增大、过热等问题，严重时会引起变压器的损坏，并可能引起保护误动。
大多数的直流输电工程有四种接线方式：双极两端中性点接地大地回线、单极大地回线，单极金属回线，单极双导线并联大地回线方式。
后两种方式用的比较少，在这里就不做说明了。
直流输电一般需要一个直流高压极线与大地构成回路，只能以大地返回的方式运行。
在双极两端中性点接地方式下运行时，如果双极对称运行，则两极流经接地极的电流基本互相抵消，接地极电流很小，如果双极不对称运行（主要指电流不相等），则流进接地极的电流为两级电流之差。
学习笔记之直流偏磁 王鹏宇
学习笔记之直流偏磁一、主变简介主变为天威保变电气股份有限公司制造的SFP—720MWA/500KV型三相一体式、双绕组、无载调压、强迫油循环风冷、铜绕组变压器，额定电压比550＋2×2.5%/20KV，额定电流756/20785A,采用YN，d11连接方式，共6+1组风扇，高压中性点直接接地。
高压侧采用500KV架空线接入500KV升压站，20 KV侧为全连离相封闭母线，绕组绝缘耐热等级为A级。
变压器铁芯和较大金属结构零件均通过专用接地装置可靠接地，接地处均有明显接地符号“〨”字样。
正常电气巡检时，偶尔会遇到主变声音异常增大，且与机组负荷无直接关系。
就地检查冷却器运行正常，各出线套管无发热、闪络现象，触摸变压器本体，无明显发热及振动增加。
联系盘前值班员，未发现主变电流、温度异常，经电气专工检查后认为是直流偏磁引起主变振动加大，暂不影响正常运行，加强巡检监视。
二、直流偏磁产生原因1、太阳等离子风的动态变化与地磁场相互作用产生的地磁风暴。
地球磁场的变化将在地球表面诱发电位梯度，其大小取决于地面电导率和地磁风暴的严重程度，当这低频且具有一定持续时间的电场作用于中性点接地电力变压器时，将在绕组中诱发地磁感应电流，其频率在0.01~1Hz之间，与50Hz 的交流系统相比较，可以近似看成直流，其数值较大，但持续时间短。
2、直流输电线路与交流输电线路并行或交流网络中存在电压、电流关系曲线不对称负载时。
直流输电系统常采用单极运行方式，因为可以利用大地做良导体，省去一根导线而节约成本。
在单极大地回路运行方式或双极不平衡运行方式时，大地作为直流输电回路，流通的电流为直流输电系统的运行电流。
由于地下长期有很大直流电流流过，在其换流站周围一定区域中会产生地表电流，与其并行的交流系统变压器就会受到干扰，这种干扰的直接表现就是通过交流变压器接地中性点在变压器励磁电流中产生直流分量。
当流过变压器每相绕组的直流电流增大达到一定程度时，必然会引起铁心磁饱和，从而导致励磁电流波形发生畸变，从而引起变压器发生直流偏磁，其数值较小，但持续时间较长。
发电厂主变直流偏磁的原因分析及处理
发电厂主变直流偏磁的原因分析及处理摘要：变压器发生直流偏磁，会导致变压器噪声振动增大，增加变压器的无功损耗和温升，威胁发电厂和电网的安全运行。
本文排查确定了惠州某电厂#1主变压器发生直流偏磁的原因，且对比了各种隔直方法的优缺点，为该厂选取了合适的隔直方案，解决了该厂#1主变的直流偏磁问题。
关键词：主变压器；直流偏磁；隔直1、引言电力系统根据发生单相接地故障时接地电流的大小，分为大电流接地方式和小电流接地方式两大类，其中大电流接地方式系统的变压器中性点是直接接地或者经小电阻接地，我国规定110KV及以上电压等级的系统采用中心点直接接地方式。
近年来，随着电网高压直流输电的大力发展，以及电气轨道交通的大力建设，电力系统越来越多中性点直接接地的变压器受到直流偏磁的影响。
惠州某电厂三台机组配有三台220KV三相双绕组变压器，型号为SFP-480000/220，额定容量为480MVA，三台主变中性点接地方式为#1主变直接接地，#2、#3主变中性点不接地，自2013年以来，#1主变频繁发生直流偏磁现象。
2、该厂#1主变直流偏磁现象2011年11月，惠州某电厂#1主变压器正常运行中，运行人员发现#1主变噪声和振动比#2、#3主变大，查看#1主变电压和电流等参数没有发现异常，怀疑流经#1主变中性点处的直流电流分量较大，实际测得流过#1主变中性点的直流电流为51A。
报告中调后，得知500KV江城直流（三峡-博罗）输电线路单极运行，造成惠州片区的部分变压器中性点直流分量超标，发生直流偏磁现象，运行人员被迫降低机组负荷运行。
随后几年，该电厂#1主变频繁发生直流偏磁现象，原因都是因为江城直流（三峡-博罗）输电线路单极运行。
3、该厂#1主变直流偏磁的产生原因变压器正常运行时，绕组中只有交流电，当绕组中流过直流电流时，变压器铁心会发生偏磁，磁通发生变化，使原来磁化曲线工作区的一部分移至铁心磁饱和区，使得励磁电流变成尖顶波，最终导致变压器噪音和振动增大，这就是直流偏磁现象。
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
变压器直流偏磁限值
变压器直流偏磁限值
变压器直流偏磁限值是指变压器所能承受的最大直流偏磁电流值。
直流偏磁是指变压器铁心中的磁通不是完全交变的，而存在着一个恒定的或几乎恒定的直流成分。
直流偏磁会引起变压器的铁损增加和磁通泄漏增加，从而影响变压器的工作性能。
变压器直流偏磁限值通常由制造商规定，以保证变压器的正常工作。
具体的直流偏磁限值取决于变压器的设计和制造工艺，一般来说，变压器直流偏磁限值的大小应根据变压器的额定容量和设计工作条件进行选择。
在实际应用中，为了避免变压器发生过大的直流偏磁，通常会采取一些措施，如使用特殊设计的变压器，增加磁通泄漏的阻抗等。
同时，也可以在变压器的运行过程中监测和控制直流偏磁电流，以确保变压器的安全运行。
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摘要：随着我国电力行业的飞速发展，电力的供需矛盾已经成为现代电力的主要矛盾，加大对大容量、长距离的直流输电的研究力度，对解决这一矛盾有深远意义。
在高压直流输电过程中，流经绕组的直流电流成为变压器励磁电流的一部分，该直流电流使变压器铁心偏磁，改变了变压器的工作点，使原来磁化曲线工作区的一部分移至铁心磁饱和区，结果总励磁电流变成尖顶波，最终导致变压器振动增大。
所以本文从直流偏磁的机理入手，着重讨论直流偏磁对变压器的影响以及如何防治直流偏磁。
关键词：直流偏磁；变压器；防治措施一、我国电力现状随着±800kV直流线路及1000kV交流电网的建设，我国大容量、远距离的电网格局已逐步发展起来。
在直流输电工程大量建设的基础上，国内关于变压器直流偏磁的研究也日渐得到重视。
由于我国的电网复杂，直流输电线路和大量交流输电线路交叉运行，不可避免地存在直流偏磁问题，由太阳耀斑剧烈活动引起的地磁暴也会造成同样的现象。
所以直流偏磁是我国电网现阶段亟需解决的问题。
二、直流偏磁产生的原因直流输电线路与交流输电线路的并行运行或交流线路中存在电压电流关系曲线不对称的负载都会导致直流偏磁；当太阳耀斑进行剧烈活动时，产生的射线流会向四处发散，部分指向地球，将地磁场的稳定性打破，在地球表面形成电流梯度，当其作用于中性点接地变压器时，产生地磁感应电流，导致直流偏磁现象；用电轨道交通的直流电源把大地作为其中的一极，类似直流输电的单极运行，这会使城市里大于110kV的变压器产生直流偏磁[1]。
三、直流偏磁对变压器的影响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，经傅立叶分解后发现，除了含有1、3、5…奇次谐波外，还含有0、2、4…偶次谐波，导致变压器无功损耗增加，局部过热，破坏绝缘，从而损耗变压器寿命。
变压器直流偏磁对变压器的影响主要表现在以下几个方面。
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。
直流偏磁对中性点直接接地变压器运行的影响与防范
直流偏磁对中性点直接接地变压器运行的影响与防范
首先，直流偏磁会使得中性点电位上升，从而导致绕组绝缘电压升高。
当绝缘电压超过绝缘强度时，会引起绝缘击穿并导致设备损坏。
要防范这
种影响，可以在变压器中引入中性点绕组绕组接地电阻，减小绕组的绝缘
电压。
其次，直流偏磁还会在变压器绕组中产生额外的电磁力，使绕组发生
振动，从而引起机械损坏。
为了减小这种影响，可以在绕组中加入阻尼材
料以减缓振动。
此外，直流偏磁还会导致绕组中电流过载，增加绕组短路的风险。
当
绕组过载时，会加剧绕组的发热，并可能导致绕组短路。
为了防范这种风险，可以加大变压器的额定电流容量，或者通过升压器等措施来提高绕组
的电流承载能力。
最后，直流偏磁还会引起绕组中的局部过热，从而导致变压器绕组的
老化和损坏。
为了减少这种影响，首先需要改变变压器的运行参数，如降
低工作电压、降低短路阻抗等；其次，可以采用降低直流偏磁的办法，如
增加直流偏磁抑制装置或优化变压器设计结构。
综上所述，直流偏磁对中性点直接接地变压器的运行会产生一系列的
影响，包括损坏绕组、增加绕组短路的风险、增加绝缘击穿的风险以及引
发电力设备损坏等。
为了减少这些风险，可以采取一系列的防范措施，如
引入中性点绕组接地电阻、加入阻尼材料、增大额定电流容量等。
这些措
施可以有效降低直流偏磁造成的影响，保证变压器的正常运行。
换流变压器直流偏磁噪声
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。
抑制变压器直流偏磁的措施
抑制变压器直流偏磁的措施如果变压器励磁电流中出现了直流分量，这种现象被称为变压器直流偏磁，它是变压器的一种非正常工作状态，本文针对直流偏磁现象进行了初步研究，分析了其出现的机理，概括性地总结了直流偏磁对变压器及电网造成的不良影响，比较完整地提出了一些目前普遍使用的措施。
标签：直流偏磁；变压器；中性点引言直流输电的运用带来了更多变压器直流偏磁的问题，尤其是以大地返回方式运行的直流输电系统，其接地极电流会通过变压器中性点流过变压器绕组，从而使变压器发生直流偏磁现象，导致变压器出现噪声增加、铁心过热等危害，严重时甚至威胁到了电网的安全运行。
因此，如何有效抑制电力变压器中的直流偏磁现象受到国内外的普遍关注。
1直流偏磁的产生机理在高压直流输电过程中，直流偏磁的产生原因有两种：一种是交直流电网共同运行的时候，特别是当高压直流输电采用单极大地回路方式运行的时候，如图1所示，由于各个接地点之间存在一定的电位差，变压器一次侧的接地点会流入一定的直流电流。
另一种是太阳耀斑活动导致地磁暴时，变压器接地极会产生地磁感应电流，其频率在0.001Hz～0.01Hz之间，与直流电流非常相似，其幅值一般为10A～15A，甚至最高可达到200A。
2 直流偏磁对变压器的不利影响直流偏磁对变压器的影响有很多，其危害也是不可小觑的。
由于直流励磁电流的注入，铁心磁通密度增加，励磁电流产生畸变，产生大量谐波分量。
大量谐波分量的产生导致变压器损耗增加、温升增加、引发局部过热。
并且导致变压器磁滞伸缩加剧，噪声增大。
同时漏磁通增加，导致绕组电动力增加，使变压器振动加剧，这比噪声更加严重，可能会导致变压器内外相关部件松动、绕组绝缘的磨损，对变压器绝缘和抗短路冲击能力会有较大损害。
此外，谐波流入系统后会引起交流系统电压波形畸变，导致继电保护误动。
直流偏磁还会造成无功补偿装置过载或电力系统电压下降，严重时会使电网崩溃。
3 抑制直流偏磁的措施3.1 中性点注入反向直流电流。
直流偏磁抑制措施研究综述
直流偏磁抑制措施研究综述摘要：近年来，随着高压直流输电和变压系统的发展，我国直流偏磁现象越来越严重。
研究可广泛使用的有效变压器，确保变压器安全运行的直流偏置抑制措施具有重要意义。
关键词：变压器；直流偏磁；抑制措施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。
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。
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危害2.1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。
1000kV特高压变压器直流偏磁的研究与抑制
1000kV特高压变压器直流偏磁的研究与抑制摘要：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，将会导致电网内距离直流换流站较近的交流变电站变压器压器中性点直流电流过大。
直流偏磁现象造成变压器噪声增大、振动加剧、系统谐波、损耗增加、线圈过热等问题的出现等，严重时能造成变压器损坏。
关键词：特高压变压器，直流偏磁，偏磁电流，隔直装置。
引言：本文介绍了直流偏磁产生的原因以及对交流变压器的影响，通过计算偏磁电流值分析是否需要增设隔直装置，并比较不同原理变压器中性点隔直装置优缺点，总结了电容器隔直装置对直流偏磁的抑制效果，提出解决方案和措施。
1、研究背景锡盟江苏泰州±800kV特高压直流输电工程接地极位于内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林浩特市朝克苏木境内。
大唐锡林浩特电厂位于朝克接地极南59.8km、西15.8km处，与1000kV胜利变连接。
1000kV胜利变位于朝克接地极南53.4km、西3.5km处。
当直流系统单极-大地回路方式运行时，6250A的直流电流在1000kV胜利变和大唐锡林浩特电厂形成不同的地电位，如果两端变电站均没有采取隔直措施，将在该两端变压器中流过直流电流，对变压器铁芯构成直流偏磁。
大唐锡林浩特电厂主变为特变电工沈阳变压器集团有限公司生产的DFP-270000/1000型单相电力变压器，正常在5分接位置运行，额定容量270MVA，额定电压（1100/-4×1.25%）/22 kV，高/低压侧额定电流447.5/12272.7A，接线组别为YNd11(三相），短路阻抗14.18%。
高压绕组单相直流电阻为0.9750Ω，低压绕组单相直流电阻为0.0007247Ω，接地网工频接地电阻为0.2Ω。
直流偏磁汇报
汇报内容
1
• 直流偏磁背景 • 直流偏磁原理 • 国内外历史研究 • 国内外最新成果
2 3
4 5
• 总结
国内外最新成果
目 前 主 要 研 究 方 向
直流偏 磁的计 算方法
直流输电系统 的接地极选择
涡流损耗分析
对其他 设备的 影响
国内外最新成果-直流偏磁计算
1.直流偏磁计算
代表：华北电力大学李琳、卢铁兵
单极大地回路运行时尤为突出
变压器交流过励磁情况下。励磁电 流波形为尖顶波，且正负半波对称； 变压器在直流偏磁下, 与交流磁通相 叠加, 对应的励磁电流波形呈现正负 半波不对称的形状
汇报内容
1
• 直流偏磁背景 • 直流偏磁原理 • 国内外历史研究 • 国内外最新成果
2 3
4 5
• 总结
国内外历史研究
电力变压器直流偏磁工况的电路模型 谐波平衡有限元法 电力变压器直流偏磁工况的电路模型 保定天威
国内外最新成果-涡流损耗
2.涡流损耗
总体研究较少
代表：河北工业大学赵志刚、刘福贵 基于Problem 21基准族中的P21一EMl简化模型 对直流偏磁下变压器的涡流损耗进行了详细实 验研究和仿真分析
直流偏磁铜屏蔽实验模型
变压器中性点接小电阻
国内外历史研究-偏磁抑制措施
1.接电容器法
①输电线路接电容器（实际中可行性不高）
②变压器中性点接电容器
变压器中性点接电容器及其保护装置
国内外历史研究-偏磁抑制措施
2.接动态电流补偿装置
中性点补偿电流
3.变压器中性点接小电阻
变压器中性点接小电阻
国内外最新成果-对其他设备的影响
3.对其他设备的影响
直流偏磁监测系统数据分析及研究
直流偏磁监测系统数据分析及研究高压直流输电在现今电力输送系统中充当着不可或缺的角色。
虽然高压直流输电技术给电力能源的调配带来了极大的便利，但其在运行期间也会引发一系列问题，变压器直流偏磁问题为其中之一。
当输电系统运行在大地回线方式时，高达几千安培的电流通过直流接地极流入大地，引发周围变压器的直流偏磁现象。
变压器的直流偏磁是指变压器在正常运行时，由于某种原因导致绕组内流入直流电流，进而引起变压器磁通饱和、励磁电流畸变等现象。
大量文献记载，变压器直流偏磁将会引起一系列的不良后果[1-3]，如：变压器成为谐波源，引起电压波形畸变、电网保护装置误动、变压器过热、噪声增加以及震动加剧、损坏变压器等。
1.1中性点电流数据分析方法广东电网目前拥有变压器中性点直流监测系统，该系统的跟踪对象为受广东电网多回直流影响的站点。
针对广东电网直流输电系统单极大地运行方式频率较高，对广东电网变压器中性点直流监测系统的历史数据进行挖掘，得出变压器中性点电流的影响因素、分布规律和抑制措施的效果。
采用数据统计能高效地在庞大的数据里分析出有价值的信息，本文的数据统计挖掘基本思路可归纳为四个步骤。
1.1.1数据搜集与处理数据采集基于广东电网中性点电流监测系统展开，查询并收集近年来广东电网直流输电系统转单极大地运行时，大地电流的分布情况，对发生直流越限的变压器进行标记，同时记录直流单极大地运行的时间、地点、输送容量，以及电网的接线方式等。
为确保数据的可靠性，收集过程均采用多个数据点横向对比的方法，对于奇异数据点进行平均值处理。
实际运行数据难免存在缺失和误差，故数据预处理对提高数据挖掘的效率有积极作用。
将每次直流输电系统转单极大地运行时各站点的监测数据进行统计，剔除无效数据或补全缺失数据；将近似的数据进行合理分类，如研究同一条直流故障时，受影响变压器中性点直流数据可分为一类，方便后续研究。
此外，为使结果的拟合效果更好，可采用对数据的归一化处理等。
变压器直流偏磁
第一章绪论1．1直流偏磁的来源和认识1．1．1直流偏磁的来源直流偏磁是指变压器的一种非正常工作状态，是指在变压器励磁电流中出现了直流分量【1】。
直流偏磁的产生有很多原因，太阳磁暴也是其中的一种，直流偏磁将导致变压器的温度升高，噪声增加和振动加剧等目题，在变压器运行中必须引起注意。
在高压直流输电过程中，直流偏磁电流的产生原因有两种，一种是由于太阳磁暴产生的地磁感应电流，这种地磁感应电流的频率很低，一般情况下，这种地磁感应电流的频率为0．01一O．1Hz，相对于工频电流来说，可以作为准直流电流来处理[2]；另一种是交直流电网共同运行的时候，尤其是当高压电网采用单极大地回路方式运行的时候，由于各个接地点之间存在一定的电位差，这个电位差会使褥从变压器一次侧的中性线向变压器注入一定的直流电流。
这些直流电流对于电力变压器的运行会产生很大的影响[3]。
在高压直流输电中，线路一般都采用单极大地回路的方式运行，例如天广输电网就是采用这种运行方式，直流单极大地回路运行方式受到直流偏磁影响时，会使得电网内部部分变压器振动加剧，噪声增加，三广直流输电线路投运以后类似事件一直出现。
在电网中，很多变压器都受到了直流偏磁电流的影响，受到影响的变压器有的是在换流器直流接地极附近，有的却是远离直流接地极【4】。
事件初期，曾经怀疑主要是换流站的谐波电流所致，之后逐渐将注意点集中到中性点接地变压器的直流偏磁上，为了验证这些变压器正是受到了直流偏磁的影响，在实际工程中采用了这样的方法：在检测电网及电厂变压器振动噪声与诣波的同时，也检测中性线直流电流的大小，希望从中找到线索。
然而，在进行检测中性线中的直流电流之前，应当明确下面的几个问题：大地电流如何流入变压器的中性线?其大小又与哪些因素有关?直流偏磁是否影响变压器的安全运行?如何有效消减变压器中性线中的直流电流?对于上面的这4个问题，人们J下在努力地寻找答案。
由于单极大地回路运行方式被很多国家认为是直流输电的主要运行方式之一，而建设与规划中的南方电网将有更多的直流线路投入运行，这部分直流输电线路采用的币是单极大地回路运行方式，所以研究大地直流对于交流系统的干扰，并且在此基础上提出消减大地直流对于交流设备安全影响的工程方案已经刻不容缓[5】。
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伊泰普水电站全貌
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1.2 研究现状
我国特高压输电技术研究始于 1986 年，在过去的20多年里，我国的科研机 构在特高压交、直流输电领域相继开展 了“远距离输电方式和电压等级论证”、 “特高压输电前期论证”和“采用交流 百万伏特高压输电的可行性”等研究。 2006 年 8 月，国家电网公司特高压 直流试验基地奠基于北京中关村科技园 区昌平园XX
2.3 国内外研究现状
国内南方电网技术中心的赵杰等论证了在变压器中性 点串接电阻器限制地中直流流入的可行性，并从抑制效 果和继电保护角度分析校核了中性点电阻器对系统造成 的影响。 华北电力大学的马玉龙等在分析直流网络的基础上提 出了基于伴随网络的接地电阻优化配置方法。 国网武汉高压研究院的杜忠东等人提出了直流电位补 偿法原理，并进行了试验验证。
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2.3 国内外研究现状
美国国家航空和宇宙航行局发射了 名为ACE(Advaneed Composition Explorer)的卫星对 太空气象进行监测,卫星捕捉到带 电粒子运动情况。从这些数据预估 电力系统所处区域的GIC的分布情 况、地磁扰动的剧烈程度、广度等 ,取得了一定进展。 芬兰对中性点串电阻抑制变压器直 流偏磁取得一些成果并应用与实际 工程中。加拿大魁北克电力公司于 1996 年对芯式变压器允许直流电 流进行了相关研究。
由于特高压直流输电系统采用大地作回路，加上地磁“风暴”引起的地 磁感应电流的作用，产生的直流偏磁对整个系统的影响如下，主要是针对 换流变压器而言的。
直流偏磁造成 励磁电流增大 变压器振动增 大 噪音加剧
变压器损耗增 加
引起局部过热
系统电压下降， 电压波形畸变
继电保护误动 作
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2.3 国内外研究现状
目前，国内外在该领域的 研究主要在于分析变压器中 性点直流电流入侵后的变压 器本体运行特性以及中性点 直流电流的隔离措施。 国外十分重视GIC对直流 偏磁的影响研究，而国外对由 直流输电单极运行引起变压器 直流偏磁的研究较少。
国内对GIC的研究较少, 但直流输电系统引起的变压 器直流偏磁相关的研究较多。
——曾林锁， 杨松. 直流偏磁对换流变压器励磁电流的影响[J].沈阳工业大学学报
通过铁心的非线性磁化曲线Jiles-Atherton理论， 建立了变压器铁心的仿真 模型并利用该模型分析了直流偏磁大型变压器开路时励磁电流的波形特征。仿真结 果表明，随着流入变压器的直流电流增加，励磁电流畸变愈严重，并在励磁电流增 大到一定程度后严重半周饱和，其谐波分量越来越大且出现随直流电流增加而快速 增长的偶次（主要是2次）谐波。
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2.3 国内外研究现状
综上所述,直流偏磁现象还有不少问题需要深入研究。例如：
• 中性点直流量的大小;
• 接地电流引起的直流偏磁对变压器的影响;
• 对中性点直流量进行在线监测的装置设计;
• 变压器承受直流偏磁的能力;
• 导致变压器局部过热的机理和位置没有得到共识
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1.1 发展历史
特高压输电是在超高压输电的基础上发展起来的，国外研究特 高压输电至今已有将近四十年的历史。 美国、日本、前苏联、意大利和巴西等国于20世纪60年代末和 70年代初相继开始了特高压交、直流输电技术的研究，并建设了相 应的试验室及短距离试验线路。 国际电气与电子工程师协会（IEEE）和国际大电网会议（Cigre） 均在80 年代末得出结论：根据已有技术和运行经验，±800kV是 合适的直流输电电压等级，2002年Cigre又重申了这一观点。
详细计算了由于触发不平衡和交流系统正序二次谐波在换流变压器中产生的 直流偏磁电流。 ——马为民.换流变压器中直流偏磁电流的计算[J].高电压技术
利用EMTP软件计算出直流偏磁时变压器的励磁电流，以论证变压器允许通 ——钟连宏，陆培均.直流接地极电流对中性点直接接地变压器的影响[J].高电压技 过的最大直流电流。
西南交通大学
特高压直流换流站直流偏磁 问题研究
王璐伽 张讥培 刘桓成
刘伟迪 刘源
朱少波 何健
目录
1 特高压直流输电概述 2 直流偏磁概述 3 变压器直流偏磁研究
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1 第一部分
特高压直流输电概述
3
特高压直流输电概述
目录
1 发展历史 2 研究现状
3 技术特点
4 主要问题
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1.2 研究现状
向家坝 - 上海±800kV 特高压直流输 电示范工程是我国首个特高压直流输电 示范工程。工程由我国自主研发、设计、 建设和运行，是目前世界上运行直流电 压最高、技术水平最先进的直流输电工 程。国家发改委于2007年4月以发改能 源【2007】871 号文件核准， 2008 年 5 月开工建设， 2009 年 12 月 12 日通过 竣工验收并单极投入运行， 2010 年整 体工程完成试运行，投入商业运行。
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3.2 电路—磁路模型及结果分析
（4）直流偏磁对励磁电流波形畸变的影响 通过对所得励磁波形进行傅里叶分析，得空载状态时,变压器在不同直流 偏磁下的谐波分布如图所示:
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3.2 电路—磁路模型及结果分析
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1.1 发展历史
20 世纪 80 年代前苏联曾动工建设哈萨克 斯坦—俄罗斯的长距离直流输电工程，输送 距离为 2400km ，电压等级为±750kV ，输 电容量为 6GW 。但由于 80 年代末到 90 年代 前苏联政局动荡，加上其晶闸管技术不够成 熟，该工程最终没有投入运行。 在特高压直流输电方面，之前世界上运行 电压等级最高的是巴西伊泰普±600kV 级直 流输电工程，第一期工程已于1984年完成， 1990年竣工，运行正常。
术
通过网络分析计算得出，流过各变压器绕组的直流电流大小不仅与接地极 的距离相关，同时与极址土壤导电性能、电力系统网络接线及其参数有关。
——曾连生.直流输电接地极电流对电力变压器的影响[J].高电压技 术
对变压器噪声、中性线直流电流及变压器高压侧谐波电压进行实测，分析 直流偏磁对变压器的影响。
——黄成，吕金壮，刘艳村.广东电网变压器直流偏磁问题及其抑制措施[J].广东输电与变电技术
该电流频率在0.001~1Hz之间，可
看作近似的直流，其值可达80~100A。
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2.1 直流偏磁成因
此外，产生直流偏磁电流的其他原因还有：
触发角不平衡 换流器交流母线上的正序二次谐波电压 在稳态运行时由并行的交流电流感应到直流线路上的基频电流 存在于交流网络中电压和电流关系曲线不对称的负载产生的直流分量
2017年2月23日
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3.1 研究方法概况
提出了一种在直流偏磁情况下研究变压器空载的二维瞬态场路直接耦合有限 元分析方法，分析了在不同直流偏磁情况下，变压器空载状态下的心磁感应强度、 励磁电流情况。结果表明，随着变压器直流电流的增加，变压器铁心饱和度愈高， 励磁电流畸变愈严重。
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1.4 主要问题
我国±800kV 特高压直流输电面临以下问题：
(1)电磁环境 (2)过电压与绝缘配合 (3)直流偏磁 (4)控制保护系统
(5)特高压交直流混合电网的稳定性
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2 第二部分
直流偏磁研究概述
11
直流偏磁概述
目录
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3.2 电路—磁路模型及结果分析
三相组式变压器中单相变压器的铁心及其磁路如下图所示，其磁路方程可写 为：
图3.2 单相变压器的铁心及其磁路图
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3.2 电路—磁路模型及结果分析
（2）直流偏磁下的变压器励磁电流波形 在变压器额定电压下,分别在一次侧对变压器施加0、10、50、100、150、 200V的直流电压。 空载状态时单相变压器的励磁电流波形如图所示：
在直流偏磁状态下 励磁电流畸变,直流量越 大,畸变程度也越大。将 含直流量的励磁电流波 形傅立叶分解就得到其 总谐波畸变率，谐波的 大小和次数均随直流量 的增加而增加。
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3.2 电路—磁路模型及结果分析
曲线表明组式变压器空载电流中各次谐波量随着直流电流的增加而增加 ,增 加幅度较大的主要是直流分量和二次谐波 ,但当直流电压超过一定值后 ,直流分 量的谐波幅值继续增加,其他谐波幅值减小,谐波畸变率减小,这是因为当直流量 很大时铁心高度饱和,其等效磁导率接近真空磁导率。当直流电压在150-200V之 间时达到最大值。
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1.3 技术特点
在我国特高压电网建设中，将以1000kV交流特高压输电为主形成特 高压电网骨干网架，实现各大区电网的同步互联；±800kV特高压直流 输电则主要用于远距离、中间无落点、无电压支撑的大功率输电工程。 特高压直流输电的主要技术特点。与特高压交流输电技术相比 ， UHVDC的主要技术特点为： （1）UHVDC系统中间不落点，可点对点、大功率、远距离直接将电 力输送至负荷中心； （2）UHVDC控制方式灵活、快速； （3）UHVDC的电压高、输送容量大、线路走廊窄。
——李晓萍，文习山，陈慈萱.单相变压器直流偏磁励磁电流仿真分析[J].高电压技术