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直流偏磁会对变压器造成哪些危害?

点击次数:395  发布时间:2021-06-21
  直流偏磁是指变压器励磁电流中出现直流分量,导致变压器铁心半圆磁饱和,产生一系列电磁由此造成的影响。当变压器在交流过励磁下正常工作时,铁心的磁通密度会增加,励磁电流会发生畸变。变压器工作在磁化曲线的非线性区域。励磁电流波形为峰值波,正负半波对称。变压器偏置为直流,当直流和交流磁通叠加时,与直流偏置方向一致的半周磁芯饱和度增加,另一半周期磁芯饱和度降低,相应的励磁电流波形呈现正负半波不对称形状。
  直流偏磁是变压器的异常工作状态,因为变压器的初级等效阻抗只对直流分量表现出电阻特性,电阻很小。因此,小的直流分量会在绕组中形成大的直流磁化电位。这种直流磁势和交流磁势共同作用在变压器的一次侧,使变压器铁芯的工作磁化曲线发生偏移,出现在原点附近。不对称,即变压器偏压现象。变压器直流偏压有多种原因,主要有直流机组大回路运行和地磁场扰动等。
 

直流偏磁

 

  直流输电系统在双极不对称或单极运行时,一定量的直流电流会通过直流系统的接地极流入大地,同时在地表形成不等电位地球的。此时,直流电流可能通过变压器的中性点进入变压器绕组,在变压器绕组中形成直流电流,使变压器磁密度工作点发生偏移,使变压器产生直流偏压,严重危害电力系统的安全运行。直流偏磁的主要危害如下:
  1、变压器噪声和振动增加
  由于变压器的磁滞胀缩作用,当变压器发生直流偏磁时,铁芯会增加,导致噪音增加;同时,由于磁致伸缩引起的非正弦振动,其噪声中含有多种谐波成分。当一个元件与变压器元件产生共振时,噪声会更大,这可能会导致变压器内部零件松动和绝缘损坏。
  2、电压波形畸变
  由于变压器铁芯直流偏置,严格重时,铁芯可能工作在饱和区,这会增加变压器的漏磁通,使电压波形失真。
  3、谐波的产生
  对称的正负半波周期励磁电流中只有奇次谐波。由于直流偏置的影响,变压器励磁电流中出现偶次谐波,半波深度饱和。此时,变压器已成为交流系统中的谐波源,可能引起补偿电容器组谐波放大甚至谐振,危及电容器组的安全运行。
  4、变压器无功损耗增加
  由于变压器因直流偏压饱和,励磁电流大大增加,使变压器无功损耗增加,可引起系统电压下降,严重的情况下,整个电网可能会崩溃。
  5、继电保护系统故障
  变压器直流偏压引起的波形严重畸变,会导致部分继电保护装置不能正常动作,零序次谐波可能导致零序电压或电流启动的继电保护装置发生故障。
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