盧鉞

摘 要：在變壓器工作過(guò)程中，受各種因素的影響，其可能會(huì)出現(xiàn)直流偏磁現(xiàn)象，直流偏磁現(xiàn)象的產(chǎn)生會(huì)直接對(duì)變壓器性能以及變壓器使用壽命造成影響，這對(duì)于整個(gè)供電系統(tǒng)正常工作的實(shí)現(xiàn)都是極為不利的，因此相關(guān)人員必須加強(qiáng)對(duì)其的重視，積極的采取措施對(duì)變壓器直流偏磁進(jìn)行抑制，最大程度的為變壓器安全運(yùn)行做出保證。

關(guān)鍵詞：變壓器；直流偏磁；抑制措施

中圖分類號(hào)： TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）32-186-2

0 引言

變壓器在整個(gè)供電系統(tǒng)中所扮演的角色是極為重要的，尤其在高壓輸電過(guò)程中，變壓器的存在可以最大程度的降低電能損耗，這對(duì)于供電過(guò)程的順利推進(jìn)有著極為重要的意義。本文就變壓器直流偏磁的含義、變壓器直流偏磁的基本原理、直流偏磁對(duì)變壓器影響以及變壓器直流偏磁的抑制措施進(jìn)行分析。

1 對(duì)變壓器直流偏磁的相關(guān)概述

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，大容量、長(zhǎng)距離直流輸電的應(yīng)用范圍被進(jìn)一步擴(kuò)大，在對(duì)直流輸電進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中所采用的主要方式主要為大地返回方式，這種方式會(huì)使得輸電系統(tǒng)產(chǎn)生極地電流，這種電流會(huì)經(jīng)由變壓器的中性點(diǎn)向變壓器繞組流去，這是導(dǎo)致變壓器直流偏磁現(xiàn)象產(chǎn)生的最重要的原因。因此相關(guān)供電單位必須對(duì)變壓器直流偏磁進(jìn)行重視，盡可能的采取措施對(duì)變壓器直流偏磁進(jìn)行抑制，最大程度的對(duì)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性進(jìn)行保證。直流偏磁現(xiàn)象是變壓器在工作過(guò)程中最常出現(xiàn)的不良現(xiàn)象之一，導(dǎo)致直流偏磁現(xiàn)象的原因有很多，像在進(jìn)行高壓直流輸電過(guò)程中所采用的輸電方式一般為單極大地回路方式或者雙機(jī)不平衡方式，在利用這兩種方式進(jìn)行高壓輸電的過(guò)程中，大地中所存在的回流會(huì)進(jìn)入變壓器繞組，進(jìn)入的方式主要為通過(guò)接地中性點(diǎn)。此外在輸電過(guò)程中地磁風(fēng)暴的產(chǎn)生也會(huì)誘發(fā)變壓器偏磁現(xiàn)象，之所以會(huì)產(chǎn)生地磁風(fēng)暴主要是因?yàn)樵谳旊娺^(guò)程中太陽(yáng)等離子風(fēng)會(huì)以動(dòng)態(tài)變化的狀況所存在，變化的離子風(fēng)會(huì)和地磁場(chǎng)產(chǎn)生相互作用，進(jìn)而導(dǎo)致地磁風(fēng)暴的產(chǎn)生。受各種因素的影響，在地磁發(fā)生變化之后，地球表面會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)位梯度，這種電位梯度的存在會(huì)讓使得變壓器繞組產(chǎn)生低頻感應(yīng)電流，由于所產(chǎn)生電位梯度的頻率是相對(duì)較低的，在研究中可以把其當(dāng)作直流電流來(lái)研究。當(dāng)變壓器出現(xiàn)直流偏磁現(xiàn)象之后，變壓器的鐵芯進(jìn)入飽和狀態(tài)的時(shí)間會(huì)大大縮短，這會(huì)在一定程度上導(dǎo)致變壓器工作點(diǎn)的偏移現(xiàn)象的產(chǎn)生，這對(duì)于變壓器正常工作的開(kāi)展是極為不利的。為了克服變壓器的偏磁現(xiàn)象，國(guó)內(nèi)外專家也對(duì)直流偏磁現(xiàn)象進(jìn)行了一系列的研究，對(duì)直流偏磁可能對(duì)變壓器所產(chǎn)生的影響進(jìn)行了一系列的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，并希望以此為切入點(diǎn)對(duì)變壓器直流偏磁的調(diào)整和抑制提供較為合理的途徑。

2 變壓器直流偏磁的基本原理分析

變壓器直流偏磁的基本原理如圖1所示，當(dāng)變壓器處于交流過(guò)勵(lì)磁的狀態(tài)下時(shí)，整個(gè)變壓器鐵芯的磁通密度會(huì)以增加的狀態(tài)所存在，在此時(shí)勵(lì)磁電流會(huì)出現(xiàn)畸變現(xiàn)象。當(dāng)變壓器工作區(qū)域?yàn)榇呕€非線性時(shí)，整個(gè)勵(lì)磁電波的形狀為尖頂波形，并且其征服半波會(huì)以對(duì)稱的狀態(tài)所存在。圖1中虛線的部分表示的是變壓器在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了直流偏磁現(xiàn)象，從而使得直流和交流磁通以疊加狀態(tài)所存在，這種疊加現(xiàn)象會(huì)使得和直流偏磁方向相同的半波的鐵心飽和程度得到增加，而與之方向相反的半個(gè)周波的鐵芯飽和程度則會(huì)出現(xiàn)減小的趨勢(shì)，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生則會(huì)在一定程度上導(dǎo)致勵(lì)磁電流的波形出現(xiàn)不對(duì)稱的狀況，具體情況如圖1實(shí)線部分所示。據(jù)圖1可以發(fā)現(xiàn)一般情況下變壓器直流偏磁的直流限制都會(huì)比每相中交流額定有效值小，通過(guò)計(jì)算可以得出每相直流電流應(yīng)該比1.1倍的變壓器額定勵(lì)磁電流小。發(fā)生直流偏磁后變壓器的總磁通表達(dá)式如下所示：

3 直流偏磁對(duì)變壓器影響分析

3.1 直流偏磁現(xiàn)象的存在會(huì)使得變壓器噪聲增大

上文中已經(jīng)論述到當(dāng)變壓器出線偏磁現(xiàn)象后，整個(gè)變壓器鐵芯磁通會(huì)以飽和的狀態(tài)所存在，這會(huì)在一定程度上使得變壓器在運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的諧波分量得以增加，諧波分量的增加會(huì)使得磁滯伸縮以加劇的狀態(tài)所存在，這是導(dǎo)致變壓器噪聲增大的最主要的原因之一。

3.2 直流偏磁現(xiàn)象的存在會(huì)增加變壓器的損耗

當(dāng)變壓器出現(xiàn)直流偏磁現(xiàn)象后，會(huì)使得整個(gè)變壓器勵(lì)磁電流以大幅增加的狀態(tài)所存在，并會(huì)導(dǎo)致變壓器勵(lì)磁電流飽和程度進(jìn)一步增加，這將會(huì)直接導(dǎo)致變壓器繞組、鐵心、油箱渦流損耗程度的提升，渦流損耗的增加不僅會(huì)對(duì)變壓器的性能造成影響，還有可能使得變壓器頂層油溫升高，并致使局部過(guò)熱狀況的產(chǎn)生，這對(duì)于變壓器壽命的維持有著極大的影響。

3.3 直流偏磁現(xiàn)象的存在會(huì)使得變壓器的振動(dòng)變大

直流偏磁的存在會(huì)是的變壓器在運(yùn)行過(guò)程中所需要的勵(lì)磁電流產(chǎn)生畸變，這種畸變現(xiàn)象將會(huì)直接致使漏磁通的增加，漏磁通的多少是決定繞組電動(dòng)力的重要因素，換而言之漏磁通的增加將會(huì)致使繞組電動(dòng)力以增加的狀態(tài)所存在，這是致使變壓器振動(dòng)加劇的重要原因。

3.4 直流磁通的存在會(huì)誘發(fā)繼電器誤動(dòng)作的發(fā)生

直流偏磁會(huì)使得變壓器以交流系統(tǒng)的諧波源的狀態(tài)所存在，當(dāng)諧波源所產(chǎn)生的諧波流進(jìn)入整個(gè)供電系統(tǒng)后就容易誘發(fā)系統(tǒng)電壓出現(xiàn)波形畸變的狀況，當(dāng)繼電保護(hù)器不能夠?qū)@種畸變的波形進(jìn)行識(shí)別時(shí)就會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作，這對(duì)于整個(gè)變壓器正常工作的進(jìn)行都是極為不利的。

3.5 直流磁通的存在會(huì)使得系統(tǒng)電壓得以下降

直流偏磁現(xiàn)象的存在會(huì)使得變壓器的磁路以飽和的狀態(tài)所存在，一旦變壓器的磁路出現(xiàn)飽和，那么勵(lì)磁電流就會(huì)增加，進(jìn)而使得整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)功消耗得以增加，無(wú)功消耗的增加將會(huì)使得無(wú)功補(bǔ)償裝置過(guò)載以及系統(tǒng)電壓出現(xiàn)下降的狀態(tài)，這對(duì)于變壓器作用的發(fā)揮有著一定的影響。

4 變壓器直流偏磁的抑制措施

從上文的論述中我們可以發(fā)現(xiàn)直流偏磁對(duì)于變壓器作用的發(fā)揮所具有的影響是非常大的，因此相關(guān)供電部門要想最大程度的保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須采取措施對(duì)變壓器直流偏磁進(jìn)行抑制。對(duì)于由于中性點(diǎn)流入直流電流而導(dǎo)致變壓器直流偏磁現(xiàn)象，在對(duì)其進(jìn)行抑制的過(guò)程中要把目光集中在對(duì)中性點(diǎn)和接地點(diǎn)之間的直流電流的阻斷和削弱上，為達(dá)到這一目的，相關(guān)人員可以采取措施把直流電流引入到變壓器的中性線和三相傳輸線中，但是所引入的直流電流的數(shù)值要進(jìn)行控制，盡可能地降低直流電源對(duì)于整個(gè)變壓器以及供電系統(tǒng)的影響。如果變壓器繞組中所流動(dòng)的直流電流在合理的范圍內(nèi)，相關(guān)人員要想對(duì)直流電磁進(jìn)行抑制，則可以對(duì)變壓器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)的重點(diǎn)主要為在變壓器所具有的原有繞組的基礎(chǔ)上加一個(gè)補(bǔ)償電阻的設(shè)置，具體如圖2所示。

在補(bǔ)償繞組中，要加以額外補(bǔ)償電流的注入，補(bǔ)償電流所產(chǎn)生的磁勢(shì)會(huì)對(duì)直流偏磁所產(chǎn)生的磁勢(shì)進(jìn)行補(bǔ)償進(jìn)而最大程度的使得整個(gè)系統(tǒng)的磁勢(shì)能夠處于相對(duì)較為理想的狀態(tài)。

直流偏磁對(duì)于變壓器的正常運(yùn)行有著極大的影響，相關(guān)人員必須在結(jié)合直流偏磁產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上采取相對(duì)應(yīng)的抑制措施，這對(duì)于整個(gè)供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行有著極為重要的意義。

5 結(jié)束語(yǔ)

直流偏磁對(duì)于變壓器的正常運(yùn)行所具有的影響是非常明顯的，相關(guān)人員必須加強(qiáng)對(duì)其的重視，積極的采取措施對(duì)直流偏磁進(jìn)行抑制，盡可能地保證變壓器在供電過(guò)程中的作用可以最大程度的發(fā)揮，這對(duì)于整個(gè)供電系統(tǒng)都是極為重要的。在對(duì)變壓器直流偏磁現(xiàn)象進(jìn)行抑制的過(guò)程中，相關(guān)人員必須對(duì)產(chǎn)生直流偏磁的原因進(jìn)行分析，進(jìn)而可以有針對(duì)性的采取措施，這對(duì)于直流偏磁抑制有效率的保證極為重要。

參 考 文 獻(xiàn)

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[2] 李曉萍.單相變壓器直流偏磁勵(lì)磁電流仿真分析[J].高壓技術(shù)，2014，31（9）：8-10.