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摘要：社会经济的快速发展，对变压器直流偏磁抑制设备带来了新的机遇与挑战，有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，并采取最优化的实施措施，达到事半功倍的应用效果。本文介绍了直流偏磁产生的原因，分析了直流偏磁对变压器的影响，并提出了变压器直流偏磁抑制措施，望该课题的研究，对后续相关工作的实践能够起到借鉴与参考作用。
关键词：变压器；直流偏磁；抑制设备；应用
1前言
在变压器应用中，直流偏磁抑制设备的应用是一项综合性较强的系统性工作，如何取得最为理想的效果，保证顺利进行，备受业内人士关注。本文从实际出发，结合相关先进理念，对该课题进行了深入研究，阐述了个人的几点认识。
2概述
为促进“西电东送、全国联网”能源发展战略的实施，我国策划了一系列高压输电直流线路，这些线路具有传输容量大，损耗低，自动化程度高等特点。然而，输电线路直流输电调试时，操作模式由双极传输系统转换为单级传输的过程中，数千安培通过接地注入地面，导致在周围的变电站接地极电位产生变化，进而形成一定的电位差，直流电将从输电线路流经大地到变压器中性点，使变压器出现直流分量，从而产生变压器直流偏磁现象。直流偏磁使得变压器铁心磁通量急剧饱和，从而提高磁通量泄漏，危害变压器使用寿命，对变压器的正常运行产生很大的影响，因此，相关部门需要积极探索变压器直流偏磁抑制措施，为整个电力系统的稳定运行奠定良好基础。
3直流偏磁产生的原因
直流偏磁产生的原因有几种，在变压器的正常运行时出现的此现象，通常是由以下两个方面引起的：
3.1太阳等离子风和地球磁场互相作用进而产生的磁暴。在地球表面造成的磁场电位梯度，其高低与大地电导率以及磁暴的大小有关，在土壤高电阻的区域电位差可能达到相当高的程度。1989年3月13日太阳磁暴导致魁北克电网造成大范围的停电。这类直流偏磁的是很大，但持续时间短，发生频率较少。
3.2直流输电系统和交流系统的电压，在同一区域或系统同时运行电流，电压电流负载曲线非对称。超高压和特高压直流输电系统有几个运行方式，如正和负双极运行中，一个单级一金属回路运行等。单极大地返回运行方式是使用大地作为回路，通过一导线设置工作电流回路，能够有效地节约建设成本，这是高压直流输电的重要途径。当双极运行回路中，如果存在双极不对称运行，不对称和接地故障等有关，这时候类似于单极大地返回运行方式。在高压直流传输系统的回路方式中，单级一金属运行方式和双极回路时，一般不会影响交流电网中的变压器。在单极大地返回运行方式或正、负极严重不对称运行时，系统中的变压器将受到严重影响，导致中性点直接接地的变压器产生直流偏磁现象。影响的程度除了与直流换流站距离有关系外，也与土壤、地貌等情况有关系。
4直流偏磁对变压器的影响
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：
4.1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。
4.2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。
4.3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。随着直流偏磁程度的加深，变压器的漏磁大大增加，导致绕组和结构件的涡流损耗增加。由此产生结构件局部过热和油温升高的现象。
4.4振动和噪声加剧
直流偏磁引起的大量漏磁使变压器绕组所受的洛伦兹力增加，加剧变压器绕组的振动，产生额外的噪声，也易使绕组变形。励磁电流的增加使变压器的磁致伸缩力增加，加剧变压器铁心片的振动，辐射更强的空载噪声。
4.5继电保护系统故障
变压器励磁电流的谐波会干扰保护继电器、测量设备、控制和通信电路以及用户电子设备等，还会使灵敏设备发生误动作或元件故障等。
一般来讲，大型电力变压器的允许直流电流量为其励磁电流的1.5倍，因此流过变压器很少量的直流电流就可能导致直流偏磁。
5变压器直流偏磁抑制措施
5.1反向注入电流法
反向注入电流法是指在变压器中性点注入一个与流入电流方向相反，幅值略小于流入电流（一般为80%）的直流电流，可以部分抵消地网流过中性点接地变压器的直流电流，基本消除了直流偏磁对变压器的影响。反向注入电流法的原理见图1，反向注入电流法通过一台直流发生装置向变压器中性点注入方向可变的直流电流I，考虑到分流作用的影响，流入该地网的电流为I'，此时地网电位值U=I'R=KIR，其中K为分流系数，R为地网的接地电阻。R不变，可以通过改变I来改变地网的电位值。而电流I'可以由变压器中性点处装设的监测装置得到，根据I'来调整I的大小。
5.2串联电容法
串联电容法是在变压器的中性点串接入一电容，隔离系统与大地之间的直流电流，为确保此串联电容系统的可靠性，还应配置并联的开关等各类装置。在实际应用中，为了保证可靠接地，中性点装设的电容器容抗很小。该方法需要设置旁路保护装置，设置旁路保护的原因是防止故障时很大的交流系统接地零序电流流过电容器，产生暂态过电压对电容器及变压器造成破坏。故障时采用放电间隙作旁路，也基本保证了系统接地阻抗的连续性，对系统中已经投运的继电保护和空载变压器的操作影响很小，不会引起工频或谐波谐振等过电压。
5.3串联电阻法
使用串联的电阻降低中性点的直流电流其原理是在变压器中性点和地网中串联一个小电阻，由于输电线路的电阻较小，故电阻能明显减小流入中性点的直流电流。但通过变压器其直流电流受下列因素制约：变压器中性点的电位差、变电站的接地电阻值，还有变压器各相绕组的直流电阻和接连变压器各相线路的直流电阻数值。同时对继电保护影响较大。
5.4直流电位补偿法
此法能一定程度抵消直流偏磁，在保证变压器可靠接地的基础上，还能减少中性点电流影响，且现场操作相对简单。这种方法在实际应用中，对于变电站、接地网、避雷器的分流作用显而易见。电位补偿法抑制效果也非常好，也可用于电压等级较高（500kV及以上）的变电站，但是需注意对相邻变电站直流偏磁的影响。电位补偿法在实际中具有可操作性，但是要注意不能过补偿，在现场布置时也需要综合考虑系统网络和各变电站相对接地极的位置等因素对补偿效果的影响。
6结束语
总之，在当前各种条件下，变压器直流偏磁抑制设备应用工作实践中依旧存在着多方面的问题，我们应该从这些问题的实际情况出发，深刻分析其产生的多方面原因，统筹并进，多措并举，克服该项工作中的诸多难点问题，进而获得最为优化可行的实施策略与效果。
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