变压器直流偏磁研究.docx
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变压器直流偏磁研究
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卢钺
摘要:在变压器工作过程中,受各种因素的影响,其可能会出现直流偏磁现象,直流偏磁现象的产生会直接对变压器性能以及变压器使用寿命造成影响,这对于整个供电系统正常工作的实现都是极为不利的,因此相关人员必须加强对其的重视,积极的采取措施对变压器直流偏磁进行抑制,最大程度的为变压器安全运行做出保证。
关键词:变压器;直流偏磁;抑制措施
:TM41:A:1673-1069(2016)32-186-2
0引言
变压器在整个供电系统中所扮演的角色是极为重要的,尤其在高压输电过程中,变压器的存在可以最大程度的降低电能损耗,这对于供电过程的顺利推进有着极为重要的意义。本文就变压器直流偏磁的含义、变压器直流偏磁的基本原理、直流偏磁对变压器影响以及变压器直流偏磁的抑制措施进行分析。
1对变压器直流偏磁的相关概述
随着社会的不断发展,大容量、长距离直流输电的应用范围被进一步扩大,在对直流输电进行应用的过程中所采用的主要方式主要为大地返回方式,这种方式会使得输电系统产生极地电流,这种电流会经由变压器的中性点向变压器绕组流去,这是导致变压器直流偏磁现象产生的最重要的原因。因此相关供电单位必须对变压器直流偏磁进行重视,尽可能的采取措施对变压器直流偏磁进行抑制,最大程度的对整个电网运行的安全性进行保证。直流偏磁现象是变压器在工作过程中最常出现的不良现象之一,导致直流偏磁现象的原因有很多,像在进行高压直流输电过程中所采用的输电方式一般为单极大地回路方式或者双机不平衡方式,在利用这两种方式进行高压输电的过程中,大地中所存在的回流会进入变压器绕组,进入的方式主要为通过接地中性点。此外在输电过程中地磁风暴的产生也会诱发变压器偏磁现象,之所以会产生地磁风暴主要是因为在输电过程中太阳等离子风会以动态变化的状况所存在,变化的离子风会和地磁场产生相互作用,进而导致地磁风暴的产生。受各种因素的影响,在地磁发生变化之后,地球表面会产生点位梯度,这种电位梯度的存在会让使得变压器绕组产生低频感应电流,由于所产生电位梯度的频率是相对较低的,在研究中可以把其当作直流电流来研究。当变压器出现直流偏磁现象之后,变压器的铁芯进入饱和状态的时间会大大缩短,这会在一定程度上导致变压器工作点的偏移现象的产生,这对于变压器正常工作的开展是极为不利的。为了克服变压器的偏磁现象,国内外专家也对直流偏磁现象进行了一系列的研究,对直流偏磁可能对变压器所产生的影响进行了一系列的计算和实验,并希望以此为切入点对变压器直流偏磁的调整和抑制提供较为合理的途径。
2变压器直流偏磁的基本原理分析
变压器直流偏磁的基本原理如图1所示,当变压器处于交流过励磁的状态下时,整个变压器铁芯的磁通密度会以增加的状态所存在,在此时励磁电流会出现畸变现象。当变压器工作区域为磁化曲线非线性时,整个励磁电波的形状为尖顶波形,并且其征服半波会以对称的状态所存在。图1中虚线的部分表示的是变压器在运行过程中出现了直流偏磁现象,从而使得直流和交流磁通以叠加状态所存在,这种叠加现象会使得和直流偏磁方向相同的半波的铁心饱和程度得到增加,而与之方向相反的半个周波的铁芯饱和程度则会出现减小的趋势,这种现象的产生则会在一定程度上导致励磁电流的波形出现不对称的状况,具体情况如图1实线部分所示。据图1可以发现一般情况下变压器直流偏磁的直流限制都会比每相中交流额定有效值小,通过计算可以得出每相直流电流应该比1.1倍的变压器额定励磁电流小。发生直流偏磁后变压器的总磁通表达式如下所示:
3直流偏磁对变压器影响分析
3.1直流偏磁现象的存在会使得变压器噪声增大
上文中已经论述到当变压器出线偏磁现象后,整个变压器铁芯磁通会以饱和的状态所存在,这会在一定程度上使得变压器在运行过程中所产生的谐波分量得以增加,谐波分量的增加会使得磁滞伸缩以加剧的状态所存在,这是导致变压器噪声增大的最主要的原因之一。
3.2直流偏磁现象的存在会增加变压器的损耗
当变压器出现直流偏磁现象后,会使得整个变压器励磁电流以大幅增加的状态所存在,并会导致变压器励磁电流饱和程度进一步增加,这将会直接导致变压器绕组、铁心、油箱涡流损耗程度的提升,涡流损耗的增加不仅会对变压器的性能造成影响,还有可能使得变压器顶层油温升高,并致使局部过热状况的产生,这对于变压器寿命的维持有着极大的影响。
3.3直流偏磁现象的存在会使得变压器的振动变大
直流偏磁的存在会是的变压器在运行过程中所需要的励磁电流产生畸变,这种畸变现象将会直接致使漏磁通的增加,漏磁通的多少是决定绕组电动力的重要因素,换而言之漏磁通的增加将会致使绕组电动力以增加的状态所存在,这是致使变压器振动加剧的重要原因。
3.4直流磁通的存在会诱发继电器误动作的发生
直流偏磁会使得变压器以交