摘要：地磁感应电流及超高压直流输电系统在单极大地返回运行方式或双极不对称运行方式下，中性点接地变压器可能会有直流电流流过，对变压器的安全运行有一定的影响。随着我国超高压直流输电工程规模的日益扩大，其影响也日渐突出。本文对电厂主变直流偏磁的现象、原理及危害进行了简单的分析，并提出了抑制主变直流偏磁的措施。
关键词：直流偏磁；中性点接地电流；隔直装置
引言
2月1日某电厂发现#1、#4主变（中性点接地）噪音异常升高，联系维护测量中性点电流分别为11A、12A，点检告该情况为直流偏磁引起，需加强对主变的监视，每两小时测一次中性点电流。联系省调，告知锦苏线单极运行。下文就主变直流偏磁系列问题进行简单的分析。
1 直流偏磁现象
直流偏磁最直接的表现为变压器振动的变大，噪音异常升高，中性点对地电流增加。该电厂#1、#4主变发生直流偏磁现象后相关参数如图1所示：
图1 某电厂各主变直流偏磁相关参数
2 直流偏磁机理
主变直流偏磁是指在变压器励磁电流中出现了直流分量。变压器正常工作在交流过励磁情况下，铁芯磁通密度增加，励磁电流产生畸变，变压器工作在磁化曲线非线性的区域，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，直流与交流磁通相叠加，与直流偏磁方向一致的半个周波的铁芯饱和程度增加，另外半个周波的饱和程度减小，对应的励磁电流波形呈现正负半波不对称的形状。
地磁场干扰如太阳活动产生地磁感应电流以及直流输电系统双极不对称或单极运行时均可导致变压器直流偏磁现象。直流偏磁是变压器的一种非正常工作状态，很小的直流分量就会在绕组中形成很大的直流激磁磁势，该直流磁势与交流磁势一起作用于变压器原边，造成变压器铁芯的工作磁化曲线发生偏移，出现关于原点不对称，即变压器偏磁现象。
3 直流偏磁危害
（1）变压器噪声和振动加剧
由于变压器磁滞伸缩的原因，当变压器发生直流偏磁时，铁芯的伸缩、振动幅度将增大，从而导致噪声增大；同时，由于磁滞伸缩产生的震动非正弦的，其噪声包含多种谐波分量，当某一分量与变压器构件发生共振时，噪声将更大，有可能导致变压器内部零件松动、绝缘受损。
（2）电压波形畸变
由于变压器铁芯发生直流偏磁，严重时铁芯可能工作在饱和区，从而使变压器漏磁通增加，使电压波形发生畸变。
（3）产生谐波
正负半波对称的周期性励磁电流中只含奇次谐波。由于直流偏磁的作用，使半波深度饱和的变压器励磁电流中出现了偶次谐波。此时，变压器成了交流系统中的谐波源，可能会造成补偿电容器组发生谐波放大甚至谐振，危害电容器组的安全运行。
（4）变压器无功损耗增加
由于直流偏磁引起变压器饱和，励磁电流大大增加，使变压器无功损耗增加，它可使系统电压下降，严重时可使整个电网崩溃。
（5）继电保护系统故障
由于变压器直流偏磁引起的波形严重畸变，会导致部分继电保护装置不能正确动作，其产生的零序次谐波（如3/6/9次谐波）可能导致零序电压或电流启动的继电保护装置误动。
4 针对直流偏磁的应对措施
4.1当直流换流站采用不对称运行方式，应与调度加强联系，及时掌握信息，从而实现事故预控。
4.2事先根据本厂变压器的额定电流和铁芯结构计算出我厂变压器最大允许直流电流，以便进行监视。
4.3加强对主变区域的巡检工作，重点关注主变的运行噪音的变化、主变振动情况及主变油温的变化情况，发现异常，及时汇报。
4.4安装主变隔直装置，并对有隔直装置的主变开展相关定期工作试验，确保隔直装置的可靠性。
（1）中性点串联电阻，是在变压器中性点与接地极之间串入一个限流电阻。为了不改变变压器原有接地方式，电阻越小越好；但为了获得良好的抑制效果，电阻越大越好。原理简单、成本较低，不能完全消除中性点直流电流，影响变压器继电保护。
（2）反向电流注入，是在变压器中性点串入一个等效可控反向直流电压源，以消除中性点直流电流为目的，实时提供反向的直流电流。效果较好，造价及运维成本较高。
（3）中性点串联电容，是目前在消除变压器中性点直流电流方面比较实用的一种方案，它在变压器中性点与接地极之间串入隔直电容器。隔直效果好，造价及运维成本适中，应用广泛。
4.5若主变无隔直装置、隔直装置故障或检修期间，根据直流电流大小制定相应处理措施，加强主变油色谱，铁芯接地电流等在线监测运行数据跟踪。
主变发生直流偏磁后一周内，维护部应针对直流偏磁电流大于15A的变压器开展红外、噪声、铁芯接地电流、油色谱、振动等带电监测工作，视情况开展后续检修工作。
5 结语
变压器直流偏磁问题的研究是一个非常复杂的问题，要正确了解当前变压器中产生直流偏磁的原因，对直流偏磁机理有一个正确的概念，了解直流偏磁对变压器的危害。本文指出的安装主变隔直装置能够限制流过变压器绕组的直流电流的措施希望能在一定时间内得到该电厂技改后的验证。
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论文作者:单亚军,杨苏东
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/6
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