特变电工股份有限公司新疆变压器厂 新疆昌吉 831100
摘要：变压器在电网系统中占有重要地位，是重要的供电设备。在电网运行期间，变压器受各种因素的影响而出现直流偏压现象。本文分析了直流偏压对变压器的影响，提出了直流偏压抑制的方法。
关键词：直流偏磁；变压器;影响
引言
在电力工业的不断发展中，电力传输正朝着大容量，长距离的方向发展。在直流传输过程中，直流电流由于双极不平衡而进入交流网络，并引起变压器的直流偏压，并引起一些相关问题。
1直流偏磁和变压器
1.1变压器的工作原理
变压器即变换交流电压、电流和阻抗的设备。当初级线圈交流电流过大时，铁芯或磁芯会产生交变磁通，使次级线圈感应出电压或电流。通过绕组的绕组交变磁通将产生感应电动势，大小和绕组匝数与磁通成正比。变压器电磁互感效应，电流和电压变化。在变压器正常工作时，电压和电流对变压器的使用寿命影响较大，直流偏压现象会大大缩短变压器的使用寿命。
1.2直流偏磁产生的原因
直流电流进入中性点时，三相绕组的接地变压器会对其产生影响，直流分量的出现，触发磁通偏移问题，造成励磁电流失真，这将导致变压器直流磁化。造成这种问题的主要原因包括两个方面：①由于太阳离子风活动等环境因素，导致地磁感应电流中心位置的位置发生变化;②由于超高压直流单极回路运行的影响，或者由于双极传输功率处于不平衡状态，由于交流系统中的直流阻抗较小，直流电流进入中性点接地变压器，导致直流偏压。
2直流偏磁对变压器的影响
2.1电压谐波增大
变压器工作时，铁心工作在饱和区，漏磁通会增大，使峰值电压峰值，谐波和电压总谐波失真增加。变压器谐波带来一系列问题，如继电保护装置故障，滤波器过载，断路器恢复电压升高等问题。直流偏磁变压器成为谐波源，对电网中的电气设备产生严重影响。电量测量混乱，影响通讯设备和电子设备的使用，容易造成电容器设备烧毁。谐波会降低异步电动机的效率，增加变压器的噪声，增加变压器的铜损和铁损，直接降低变压器的容量和效率，进一步缩短变压器的使用寿命。电压和电流谐波对电网中的电气设备构成严重威胁。在谐波过度的情况下，会造成整个电网瘫痪，造成重大经济损失。
2.2电能损耗
当变压器饱和时，直流偏压会导致励磁电流增大，变压器的无功功率也会增加。导致系统无功补偿系统过载，导致电网系统电压下降，造成严重的功率损失，影响电网运行安全。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆高频谐波电流将增加变压器和电气部件等功率部件的热损失，从而增加电气设备的温度并增加功耗。直流偏置引起变压器励磁电流畸变，造成大量谐波，严重部分变压器磁饱和，导致磁致伸缩性增大，增大了变压器的无功功率消耗，影响变压器的使用，增加了经济损耗功率供应企业。
2.3增加变压器的噪音和振动
变压器在运行期间变压器产生直流偏压现象，变压器处于不正常工作状态。变压器在正常运行时，由于受到磁致伸缩磁力的影响，会产生一定量的噪声，而这种磁致伸缩振动并没有特定的规律遵循，因此，噪声频率的频率也是多种频率类型。发生此问题时，变压器噪声频率会有一定变化。在变压器中，如果零件和零件之间存在共振，则噪音会增加。直流偏置对变压器的振动造成了较高的损害，造成变压器内部零件松动，如轴板，钉板，螺丝等部分地面在高频振动时会出现松动现象，长期振动会使绕组的绝缘部分磨损，影响变压器的冲击，造成直流偏置振动，直接导致变压器铜损和铁损，使变压器寿命缩短。
3直流偏磁的抑制
3.1中性点串联电阻
直流偏置磁性变压器对使用寿命和使用效率影响较大，而直流偏置不能完全消除，因此需要对直流偏置进行抑制。在变压器中性点串联一个较低的电阻值，这样可以有效地抑制直流电流进入中性点。选择合适的串联电阻，增加接地支路的电阻，电流将流向更多的接地支路，从而抑制变压器直流电流进入中性点。例如，当发生接地故障时，故障电流峰值为20kA，串联一个5Ω电阻，电压幅值为100kV，加热功率为2000MW，一般串联电阻具有阻值低并且容量大，有效降低了中性点直流电流入，直流电流进入待分配热能的中性点，电网能够正常运行。中性点的串联电阻抑制直流偏置。该方法原理简单，实施简单，成本低，但不能完全防止直流电流入中性点。当电阻值较大时，中性点不能接地，电网运行发生变化或调整，接地电阻需重新计算和更换，在应用过程中有一定的限制，一般的抑制效果。这种方法在变压器领域较少使用。
3.2中性点串联电容器
电容器具有“交流到交流，直流阻断”的特性。电容器可以与AC线串联以抑制直流电流。自耦变压器用于电力系统。因此，没有必要将直流电流通过电容Transformer限制在线路中的另一个电压电平。设置电容器来改变线路，继电器和其他设备的阻抗需要重新校准和记帐。中性串联电容接地时，电容器可以“通过交流，直流阻断”发挥出来，当电网出现单相接地故障时，中性线会产生大量电流，并产生较高的幅值状态电压，当电容器电压超过一定值时，电路保护装置将设定旁路电容器以抑制电容器电压的状态，故障排除后，电容器重新运行，中性串联电容器系统将为零序阻抗系统运行期间的变化会增加过压倍数。中性点串联电容器具有完全隔离的直流电流流入交流电网系统的特点，增加了线路的输电能力，增加了稳定性。但是，电容器的要求很高。当自耦变压器安装在电网中时，多个电容器该方法应用最广泛，并且直流偏压抑制的效果更好。
3.3中性点反向注入抑制
反向注入抑制是由注入变压器中性点的直流电流产生的偏置电流的偏移。通过直流电流监测装置监测变压器的偏置电流表明，当偏置电流传导至相关器件时，反向直流电流被注入，这在一定程度上抑制了直流偏置。如果偏置电流在变电站变压器外部，并将补偿后的中性极变为直流电流，则会发生新的变化。这样，可以有效控制DC的尺寸和方向，并且可以抑制DC偏压。使用灵活且无需更改系统参数的优点如下：因为它是监测抑制存在一定时间差的第一种方式，导致不能完全消除电流的中性点。采用反向注入电流法时，需要建立独立的补偿接地电极，成本和维护成本较高，不适用于一些经济欠发达地区的应用和推广。
结语
直流偏压现象严重影响中性点接地变压器和电网的安全运行。在抑制直流偏压的三种方法中，变压器中性点串联电容器的方法具有较强的实用性，可以更好地抑制保障电网安全运行和人民群众用电安全的效果。
参考文献
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论文作者:芦志平
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/13
标签：变压器论文; 电流论文; 偏压论文; 电容器论文; 抑制论文; 电网论文; 电压论文; 《建筑学研究前沿》2018年第1期论文;