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直流偏磁會對變壓器造成哪些危害?

來源:江蘇久創(chuàng)電氣科技有限公司   2022年03月01日 11:49  

 

   直流偏磁是指變壓器勵磁電流中出現(xiàn)直流分量,導(dǎo)致變壓器鐵心半圓磁飽和,產(chǎn)生一系列電磁由此造成的影響。當變壓器在交流過勵磁下正常工作時,鐵心的磁通密度會增加,勵磁電流會發(fā)生畸變。變壓器工作在磁化曲線的非線性區(qū)域。勵磁電流波形為峰值波,正負半波對稱。變壓器偏置為直流,當直流和交流磁通疊加時,與直流偏置方向一致的半周磁芯飽和度增加,另一半周期磁芯飽和度降低,相應(yīng)的勵磁電流波形呈現(xiàn)正負半波不對稱形狀。

  直流偏磁是變壓器的異常工作狀態(tài),因為變壓器的初級等效阻抗只對直流分量表現(xiàn)出電阻特性,電阻很小。因此,小的直流分量會在繞組中形成大的直流磁化電位。這種直流磁勢和交流磁勢共同作用在變壓器的一次側(cè),使變壓器鐵芯的工作磁化曲線發(fā)生偏移,出現(xiàn)在原點附近。不對稱,即變壓器偏壓現(xiàn)象。變壓器直流偏壓有多種原因,主要有直流機組大回路運行和地磁場擾動等。
 


變壓器直流偏磁系統(tǒng)圖.png


  直流輸電系統(tǒng)在雙極不對稱或單極運行時,一定量的直流電流會通過直流系統(tǒng)的接地極流入大地,同時在地表形成不等電位地球的。此時,直流電流可能通過變壓器的中性點進入變壓器繞組,在變壓器繞組中形成直流電流,使變壓器磁密度工作點發(fā)生偏移,使變壓器產(chǎn)生直流偏壓,嚴重危害電力系統(tǒng)的安全運行。直流偏磁的主要危害如下:

  1、變壓器噪聲和振動增加

  由于變壓器的磁滯脹縮作用,當變壓器發(fā)生直流偏磁時,鐵芯會增加,導(dǎo)致噪音增加;同時,由于磁致伸縮引起的非正弦振動,其噪聲中含有多種諧波成分。當一個元件與變壓器元件產(chǎn)生共振時,噪聲會更大,這可能會導(dǎo)致變壓器內(nèi)部零件松動和絕緣損壞。

  2、電壓波形畸變

  由于變壓器鐵芯直流偏置,嚴格重時,鐵芯可能工作在飽和區(qū),這會增加變壓器的漏磁通,使電壓波形失真。

  3、諧波的產(chǎn)生

  對稱的正負半波周期勵磁電流中只有奇次諧波。由于直流偏置的影響,變壓器勵磁電流中出現(xiàn)偶次諧波,半波深度飽和。此時,變壓器已成為交流系統(tǒng)中的諧波源,可能引起補償電容器組諧波放大甚至諧振,危及電容器組的安全運行。

  4、變壓器無功損耗增加

  由于變壓器因直流偏壓飽和,勵磁電流大大增加,使變壓器無功損耗增加,可引起系統(tǒng)電壓下降,嚴重的情況下,整個電網(wǎng)可能會崩潰。

  5、繼電保護系統(tǒng)故障

  變壓器直流偏壓引起的波形嚴重畸變,會導(dǎo)致部分繼電保護裝置不能正常動作,零序次諧波可能導(dǎo)致零序電壓或電流啟動的繼電保護裝置發(fā)生故障。



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