直流偏磁对高压设备运行影响的分析即应对骆云峰1，王磊2，李嗣明3(1．广东电网惠州供电局，广东惠州516001；2．广东电网广州供电局，广州510620；3．海南电网三亚供电公司，海南三亚572000）摘要：本文不但分析直流偏磁产生对电容器组和中性点接地的变压器产生的影响，而且还在此基础上提出在变电运行和管理中需要注意的事项。关键词：直流偏磁谐波谐波放大变电运行引言直流偏磁问题在20世纪80年代后期开始引起国内外重视并进行相关研究[1]，有关采取在中性点加装隔直电容，中性点加装电阻或反向电流注入也在工程中有运用。但到目前为止工程中没有简单，可靠的解决方案，也没有长期可靠运行经验支撑。现在大部分受直流偏磁影响的变压器的变高中性点装设直流CT以供监测之用。电力系统的运行人员，只有熟悉直流偏磁对设备的影响，在设备受直流偏磁影响而还没发生故障的时候通过各种异常现象，才能做出预判以及对设备运行状态及时做出调整，保证设备和电网的安全运行。直流偏磁的产生及影响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。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。直流电压最高点位于接地极，电压的大小取决于流入接地的电流与接地电阻。由于土壤电阻分布径向不均，如果接地极附近有变压器中性点接地的变电所，地下金属导管或铠装电缆等金属设施，由于这些设施可能给地电流提供了比大地土壤更为良好的导电通道，因此一部分电流将沿着并通过这些设施流向远方。这样就造成不能通过计算确定各个变电站中性点点位的抬高，从理论上计算流入各个中性点的直流电流很难准确，此电流一般只能通过实测得到。直流偏磁主要危害是变压器产生直流偏磁，而直流偏磁产生的谐波可能被电力电容器组放大。由于流入变压器中性点的直流电流的大小不足以让变电站地网产生严重腐蚀，甚至可以忽略，在此不作讨论。变压器励磁电流的畸变因为变压器的主磁通接近正弦波，根据磁化曲线的饱和特性，可以直观看出直流电流对变压器励磁电流的影响，如图1所示：1)当变压器绕组无直流分量，励磁电流i（t）工作在磁化曲线的直线段，此时若铁芯中磁通为正弦波，励磁电流也是正弦波。2)当中性点电压被抬升Ф´时，变压器绕组中有直流电流流过，由于直流电流的偏磁影响，可能使励磁电流工作在磁化曲线的饱和区，导致励磁电流的正半波出现尖顶负半波可能是正弦波的一部分。3）当变压器中性点电压数值被抬高的越多，励磁电流畸变程度越大。4）直流偏磁引起变压器励磁电流畸变产生，在变压器各侧产生谐波。而对谐波进行傅立叶变换可分解出各次谐波。三倍频谐波属于零序电流，1、4、7、10…次谐波为正序电流，2、5、8、11…次谐波为负序电流。直流偏磁对变压器的影响3.1当励磁电流中存在直流电流对变压器影响主要表现在以下几方面1）噪音增大。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倍额定励磁电流时，噪音增大20dB。此外，变压器中增加了谐波成分，会使噪音频率发生变化，可能因某一频率与变压器结构部件发生共振使噪音增大。2）对变压器波形的影响。当铁芯工作在严重饱和区，漏磁通会增加，在一定程度上使电压的波峰变平。3）变压器铜耗的增加。在直流电流作用下，如果直流电流大小达到一定数值，变压器的励磁电流会大幅度增加，变压器的基本铜耗就会急剧增加，让线圈发热。4）变压器铁耗增大。由于励磁电流进入了磁化曲线的饱和区，使得铁芯和空气的磁导率接近，从而导致变压器的漏磁大大增加。变压器漏磁通会穿过连接片、夹件、油箱等构件，并在其中产生涡流产生发热现象危害绝缘。3.2变压器允许的直流电流：变压器容许通过多大的直流电流，这在一定程度上取决于变压器的设计，其值与变压器结构、铁芯材料、磁通密度取值等因子有关。我国国家标准规定，电力变压器在超过5%的额定电压下也能长期运行，此时的励磁电流将较额定电压下的励磁电流将较额定电压下的励磁电流大50%。这意味着，只要流过变压器绕组的直流电流引起的励磁电流增量不大于正常值的50%是可以接受的。对于变压器绕组允许通过的直流电流问题，通过部分国内外变压器厂家提供的资料进行分析，可以得出以下结论：1）与磁密取值有关。对于冷轧硅钢片，磁密在1.65~1.7T之间时，变压器绕组允许通过的直流为额定电流的0.45%~