摘要：文章淺析“直流偏磁”的概念，并就電容隔直技術(shù)消除變壓器中性點(diǎn)的直流偏量，解決直流偏磁對(duì)變壓器的危害進(jìn)行闡述。

　　關(guān)鍵詞：直流偏磁;電容隔直;變壓器

　　我國(guó)能源分部不均和東西部的經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異，使得大容量、長(zhǎng)距離高壓直流輸電成為解決現(xiàn)代電力需求矛盾的主要辦法。在直流單極大地回路方式或雙極不平衡運(yùn)行方式，大地中流過(guò)的巨大的直流電流，會(huì)對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的中性點(diǎn)接地的變壓器產(chǎn)生嚴(yán)重的直流偏磁影響。增加變壓器的無(wú)功損耗的同時(shí)，危及變壓器的安全可靠運(yùn)行，甚至引起繼電保護(hù)的誤動(dòng)作。

　　一、直流偏磁概念及其成因

　　電力變壓器的磁動(dòng)勢(shì)和磁通出現(xiàn)直流分量的現(xiàn)象稱(chēng)為“直流偏磁”。它是指由于某種原因?qū)е碌淖儔浩鲀?nèi)部產(chǎn)生直流磁勢(shì)或直流磁通，以及由此引起的一系列電磁效應(yīng)。這一現(xiàn)象將對(duì)變壓器的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響，諸如勵(lì)磁電流有效值、高次諧波成分及其相應(yīng)損耗的增加，鐵心高度飽和引起的漏磁通的增加，以及由此引發(fā)的局部過(guò)熱、絕緣老化等問(wèn)題。

　　產(chǎn)生直流偏磁的有以下兩個(gè)原因：

　　1.太陽(yáng)等離子風(fēng)的動(dòng)態(tài)變化與地磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的地磁“風(fēng)暴”。作用于中性點(diǎn)接地的電力變壓器時(shí)，地表電位梯度將在其繞組中誘發(fā)地磁感應(yīng)電流，其頻率在O.OOl-lHz之間，與50Hz的交流系統(tǒng)相比較，可看作近似的直流。具有數(shù)值較大，持續(xù)時(shí)間短的特點(diǎn)。

　　2.采用單極大地回路的直流輸電線路與交流輸電線路的并行運(yùn)行或交流網(wǎng)絡(luò)中存在非線性元件。在我國(guó)高壓直流輸電的幾乎都是雙極中性點(diǎn)單端接地方式。直流輸電系統(tǒng)采取單極大地返回方式，因而在其換流站周?chē)欢▍^(qū)域內(nèi)會(huì)產(chǎn)生地表電流。與其并行的交流輸電系統(tǒng)中的中性點(diǎn)直接接地的變壓器如果距離換流站不遠(yuǎn)，就會(huì)受到干擾。這種干擾作用的直接表現(xiàn)就是通過(guò)交流變壓器的接地中性點(diǎn)在交流變壓器的勵(lì)磁電流中產(chǎn)生直流分量。具有數(shù)值較小，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。

　　二、主變壓器異常分析

　　A電廠一期3×390MW燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，裝有三臺(tái)SFP-480000/220型油浸式變壓器，強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷方式，H.V額定電流1145.2 A(額定分按時(shí))。以#1主變2012至2014年的運(yùn)行情況為例(見(jiàn)表1)，其中2013年8月2日測(cè)得#1主變中性點(diǎn)的直流分量高達(dá)59A左右。根據(jù)DL/T 5224-2014《高壓直流輸電大地返回系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定三相五柱式變壓器繞組中通過(guò)的直流電流不大于額定電流的5%。按此得出A電廠#1主變的額定電流的5%約為5.72A換算為中性點(diǎn)約17.17A。根據(jù)多次的測(cè)量(表1)其直流電流值多次、且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)超過(guò)規(guī)程規(guī)定。

　　通過(guò)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析，#1主變的中性點(diǎn)直流分量主要集中在在06：00～24：00時(shí)間段內(nèi)±7A上下快速波動(dòng)，具有時(shí)間長(zhǎng)，數(shù)值較小的特點(diǎn)，初步判定為受單極大地回路的直流輸電線路的影響。經(jīng)與省電力調(diào)度通信中心的溝通，發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象與±500KV某直流輸電工程的單極大地回路運(yùn)行有密切關(guān)系。

　　三、對(duì)變壓器的安全運(yùn)行的危害

　　直流偏磁對(duì)于變壓器的主要危害有：振動(dòng)和噪音的增大，使之鐵芯和變壓器附件隨之振動(dòng)增大，進(jìn)而附件連接不牢固或絕緣墊塊松脫;鐵芯局部發(fā)生過(guò)熱的現(xiàn)象等等，要是振動(dòng)過(guò)大，變壓器油箱輕則漏油，重則開(kāi)裂，零部件損壞，危及變壓器安全可靠運(yùn)行。

　　變壓器在設(shè)計(jì)、制造過(guò)程當(dāng)中，已經(jīng)考慮承受短路電流的的電動(dòng)力的沖擊，因?yàn)椋娏骰嗡a(chǎn)生的不正常小振動(dòng)在短時(shí)間內(nèi)一般不會(huì)影響設(shè)備的安全性。持續(xù)性的過(guò)大振動(dòng)和直流偏磁導(dǎo)致的局部過(guò)熱，對(duì)緊固部件等產(chǎn)生不利影響，加劇變壓器的老化。

　　四、電容隔直裝置的應(yīng)用

　　為徹底消除直流偏磁對(duì)主變的影響。A電廠提出在接地極與變壓器中性點(diǎn)之間串入電容器。利用電容的“隔直(流)通交(流)”的特點(diǎn)，既能有效消除中性點(diǎn)的直流偏量，又不影響交流電流的正常流通。結(jié)合可靠性和經(jīng)濟(jì)性，A電廠采用三臺(tái)主變共用一套隔直裝置接地方式(如圖所示)，通過(guò)簡(jiǎn)單便捷的接地刀切換，改變?nèi)_(tái)主變的接地方案。

　　圖中的隔直裝置由電容器、旁路系統(tǒng)和監(jiān)控裝置組成。當(dāng)主變中性點(diǎn)的直流偏磁電流值超出設(shè)置的數(shù)值并維持一定的時(shí)間，數(shù)字控制器將自動(dòng)打開(kāi)旁路開(kāi)關(guān)，將直流電流有效隔斷。

　　結(jié)語(yǔ)：電容隔直裝置為無(wú)源方式，安全性高;隔直效果好;對(duì)系統(tǒng)繼電保護(hù)影響小;運(yùn)行維護(hù)方便。通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)主變中性點(diǎn)直流偏磁電流的有效抑制。可防止變壓器振動(dòng)加劇和過(guò)熱，保護(hù)誤動(dòng)作等事故。解決變壓器直流偏磁問(wèn)題的同時(shí)，減少了因其導(dǎo)致的電力諧波，可改進(jìn)電網(wǎng)的電能質(zhì)量，降低諧波導(dǎo)致的有功無(wú)功損耗，對(duì)改善供電質(zhì)量有重要作用。解決變壓器直流偏磁問(wèn)題的同時(shí)，減少了因其導(dǎo)致的電力諧波，可改進(jìn)電網(wǎng)的電能質(zhì)量，降低諧波導(dǎo)致的有功無(wú)功損耗，對(duì)改善供電質(zhì)量，節(jié)能降耗有重要作用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]DL/T596-1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程

　　[2]DDL/T 5224-2005高壓直流輸電大地返回運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定