中性点接地变压器直流偏磁的危害与治理方法——正广电电容隔直解决方案

中性点接地的变压器为什么会出现直流偏磁？又该如何治理？这是不少电力运维人员关心的问题。在中性点接地的变压器中，直流偏磁的产生原因有很多：高压直流输电系统采用大地回线方式运行、直流供电的轨道交通系统，以及太阳磁暴、地球磁场变化等，都可能在大地中形成直流电流并入侵变压器中性点。太阳磁暴引起的直流偏磁，频率一般在0.01～0.1赫兹，相对于工频电流可以作为准直流电流来处理，但仍会导致变压器温度升高、噪声增加和振动加剧，严重影响变压器的安全运行。尤其是已有多回直流输电落点的地区，由于地质条件特殊，初期单极系统调试和后期的非正常运行所引起的大地回线方式，会让交流系统中接地变压器的直流偏磁问题越来越严重和频繁。正广电长期专注直流偏磁仿真计算与治理装置研发，下面系统梳理其危害与治理方法。

第一，变压器励磁电流增大导致局部过热。当变压器绕组中有直流电流流过时，励磁电流增加、铁芯磁通饱和，变压器绕组、铁芯等结构件的涡流损耗增加，引起变压器顶层油温升和绕组温升的增加；当持续时间较长时，还会引起金属结构件和油箱过热，直流偏磁引起的励磁电流增加所带来的较大涡流损耗，也将导致拉板的温度升高。

第二，变压器铁芯磁通饱和导致噪声增大。绕组中有直流电流流过时，变压器铁芯磁通饱和且谐波分量增加，导致磁滞伸缩加剧，噪声增大。直流偏磁情况下，变压器噪声的频率是变化的，噪声频谱中可能存在偶次谐波和奇次谐波，从而进一步加剧噪声。

第三，变压器励磁电流畸变导致振动加剧。绕组中有直流电流流过时，变压器励磁电流畸变，导致铁芯磁滞伸缩加剧；而漏磁通的增加又使绕组电动力增大，在一定程度上使变压器振动加剧。高振动对变压器本身的危害甚至比噪声更严重，长期可能导致内外部件松动，损害绝缘和抗短路冲击能力。

第四，使系统电压下降。直流偏磁对电网也会造成不良影响：直流电流流过变压器引起励磁电流增加，增加了变压器的无功消耗，因此会造成系统电压下降、电压波动。

第五，导致继电保护误动。直流偏磁使变压器成为交流系统的谐波源，谐波流入系统后会引起系统电压波形畸变，进而可能造成继电保护误动，严重时影响电网的稳定运行。

治理方法：在主变中性点加装电容器，即中性点串接电容、电容隔直装置，隔离大地与变压器中性点之间的直流电流。该方法利用电容器“隔直通交”的特点，阻断由中性点接地变压器、输电线路和大地构成的直流回路，能够将流过变压器中性点的直流电流限制到零，实现对中性点直接接地变压器的直流偏磁治理。由于电容器的容抗值与被限制的直流电流大小无关，可将容抗值设置得较小，从而把对电力系统接地性能的影响降到最低，并保证对继电保护无影响。

治理前，还应通过试验测量和仿真计算研究变压器直流偏磁的电磁特性：按实际参数建立场路耦合模型，采用串联电阻法、补偿电压法保障直流偏磁电流求解的快速性与准确性；并可搭建与变压器铁芯结构相同的缩比模型直流偏磁试验平台，验证模型的正确性，从而为治理对象识别与装置配置提供依据。

此外，正广电可结合现场变压器参数与电网结构，定制隔直装置的容抗取值与安装配置方案，兼顾隔直效果与继电保护配合，在不大幅改动原有系统的前提下帮助用户完成治理，并可在治理后持续跟踪运行数据、优化运维策略。

正广电一站式治理服务：正广电提供“分析评估—解决方案—设备提供—工程运维—成果申报”一站式服务。公司自主研发的中性点直流偏磁隔离接地装置、直流偏磁隔直装置采用电容隔直技术，容抗小、对零序保护无影响；电容器具备在线监测功能、免维护、更安全；并以高能氧化锌组件对电容器实施保护，可承受短路冲击，物理特性可靠、耐用。欢迎联系正广电，获取专属的变压器直流偏磁治理方案。