直流偏磁對磁芯的影響： 直流偏磁，可能導致磁芯飽和，影響電路正常工作。會提高磁滯曲線的工作點，導致飽和，產生諧波 。直流輸電如果發生發生接地故障會產生地電流流入交流變壓器中性點，從而造成交流變壓器鐵心飽和 。 引申： 直流偏磁 一、定義： 流經繞組的直流電流成為變壓器勵磁電流的一部分，該直流電流使變壓器鐵心偏磁，改變了變壓器的工作點，使原來磁化曲線工作區的一部分移至鐵心磁飽和區，結果總勵磁電流變成尖頂波，最終導致變壓器振動增大。 二、產生原因： 線上執行的變壓器繞組內產生較大的直流原因，可以由如下原因引起： （1）太陽等離子風的動態變化與地磁場相互作用產生的地磁“風暴”。地磁場的變化將在地球表面誘發電位梯度，其大小取決於地面電導率和地磁風暴的嚴重程度，當這一低頻且具有一定持續時間的電場作用於中性點接地的電力變壓器時，將在繞組中誘發地磁感應電流，其頻率在0.01~1Hz之間，與50Hz的交流系統相比較，可以近似看成直流。其值較大，但持續時間短。 （2）直流輸電線路與交流輸電線路的並行執行或交流網路中存在電壓電流關係曲線不對稱的負載。直流輸電系統常常採用單極執行方式，因為可以利用大地這個良導體，省去一根導線而節約成本。由於地下長期有大的直流電流流過，因而在其換流站周圍一定區域中會產生地表電流，與其並行執行的交流輸電系統變電站中的變壓器如果距離換流站不遠，就會受到干擾，這種干擾作用的直接表現就是透過交流變壓器的接地中性點在交流變壓器的勵磁電流中產生直流分量。其值大小與直流輸電線路單極執行時的負荷大小正相關，持續時間也與直流輸電線路單極執行時間同步。 （3）城市軌道交通。大城市的地鐵、軌道交通和一些礦山小火車大多采用直流電驅動車輛，這些軌道交通的直流電源用大地作為其中的一極，類似直流輸電的單極執行，對城市的110kV以上的變壓器造成直流偏磁。其值一般比較小，波動頻繁；持續時間與城鐵執行時間同步。 三、產生影響 雙極兩端中性點接地直流換流站接線方式廣泛運用到遠距離的高壓直流輸電領域中。雖然正常執行時兩極電流相等，地迴路中的電流為零，但是隻要是執行過程中兩極的電流不相等（採用單極執行、雙就極電壓對稱電流不對稱或者雙極電流電壓均不對稱方式執行），接地極都會有電流流過，在直流輸電線路和大地間形成迴路。在中國，110kV及以上電壓等級系統中性點採取直接接地。如果處於不同地點的變電站的中性點電位被不同程度的抬高，則直流電流將透過大地和交流線路，由一個變電站（變壓器中性點）流入，在另一個變電站（變壓器中性點）流出。直流電壓最高點位於接地極，電壓的大小取決於流入接地的電流與接地電阻。 由於土壤電阻分佈徑向不均，如果接地極附近有變壓器中性點接地的變電所，地下金屬導管或鎧裝電纜等金屬設施，由於這些設施可能給地電流提供了比大地土壤更為良好的導電通道，因此一部分電流將沿著並透過這些設施流向遠方。這樣就造成不能透過計算確定各個變電站中性點電位的抬高，從理論上計算流入各個中性點的直流電流很難準確，此電流一般只能透過實測得到。 直流偏磁主要危害是變壓器產生直流偏磁，而直流偏磁產生的諧波可能被電力電容器組放大。由於流入變壓器中性點的直流電流的大小不足以讓變電站地網產生嚴重腐蝕，甚至可以忽略，在此不作討論。 2. 變壓器勵磁電流的畸變 因為變壓器的主磁通接近正弦波，根據磁化曲線的飽和特性，可以直觀看出直流電流對變壓器勵磁電流的影響，如圖1所示： 1)當變壓器繞組無直流分量，勵磁電流i（t）工作在磁化曲線的直線段，此時若鐵芯中磁通為正弦波，勵磁電流也是正弦波。 2)當中性點電壓被抬升Ф´時，變壓器繞組中有直流電流流過，由於直流電流的偏磁影響，可能使勵磁電流工作在磁化曲線的飽和區，導致勵磁電流的正半波出現尖頂負半波可能是正弦波的一部分。 3）當變壓器中性點電壓數值被抬高的越多，勵磁電流畸變程度越大。 4）直流偏磁引起變壓器勵磁電流畸變產生，在變壓器各側產生諧波。而對諧波進行傅立葉變換可分解出各次諧波。三倍頻諧波屬於零序電流，1、4、7、10…次諧波為正序電流，2、5、8、11…次諧波為負序電流。 3.1當勵磁電流中存在直流電流對變壓器影響主要表現在以下幾方面 1）噪音增大。對於單相變壓器，當直流電流達到額定勵磁電流時，噪音增大10dB；若達到4倍額定勵磁電流時，噪音增大20 dB。此外，變壓器中增加了諧波成分，會使噪音頻率發生變化，可能因某一頻率與變壓器結構部件發生共振使噪音增大。 2）對變壓器波形的影響。當鐵芯工作在嚴重飽和區，漏磁通會增加，在一定程度上使電壓的波峰變平。 3）變壓器銅耗的增加。在直流電流作用下，如果直流電流大小達到一定數值，變壓器的勵磁電流會大幅度增加，變壓器的基本銅耗就會急劇增加，讓線圈發熱。 3）變壓器鐵耗增大。由於勵磁電流進入了磁化曲線的飽和區，使得鐵芯和空氣的磁導率接近，從而導致變壓器的漏磁大大增加。變壓器漏磁通會穿過連線片、夾件、油箱等構件，並在其中產生渦流產生髮熱現象危害絕緣。 3.2變壓器允許的直流電流： 變壓器容許透過多大的直流電流，這在一定程度上取決於變壓器的設計，其值與變壓器結構、鐵芯材料、磁通密度取值等因子有關。中國國家標準規定，電力變壓器在超過5%的額定電壓下也能長期執行，此時的勵磁電流將較額定電壓下的勵磁電流將較額定電壓下的勵磁電流大50%。這意味著，只要流過變壓器繞組的直流電流引起的勵磁電流增量不大於正常值的50%是可以接受的。 對於變壓器繞組允許透過的直流電流問題，透過部分國內外變壓器廠家提供的資料進行分析，可以得出以下結論： 1）與磁密取值有關。對於冷軋矽鋼片，磁密在1.65~1.7T之間時，變壓器繞組允許透過的直流為額定電流的0.45% ~0.55% 。 2）與變壓器矽鋼片導磁率特性有關。導磁率越高（優質冷軋矽鋼片），允許透過的直流電流越小。對於熱軋矽鋼片（老式變壓器），變壓器繞組允許透過的直流電流較大，可達額定電流的1% 。 3）與變壓器型別有關。由於單相和三相五柱式變壓器具有較低的直流磁阻抗，所以允許透過的直流電流較普通三相三柱式變壓器稍小。
直流偏磁對磁芯的影響： 直流偏磁，可能導致磁芯飽和，影響電路正常工作。會提高磁滯曲線的工作點，導致飽和，產生諧波 。直流輸電如果發生發生接地故障會產生地電流流入交流變壓器中性點，從而造成交流變壓器鐵心飽和 。 引申： 直流偏磁 一、定義： 流經繞組的直流電流成為變壓器勵磁電流的一部分，該直流電流使變壓器鐵心偏磁，改變了變壓器的工作點，使原來磁化曲線工作區的一部分移至鐵心磁飽和區，結果總勵磁電流變成尖頂波，最終導致變壓器振動增大。 二、產生原因： 線上執行的變壓器繞組內產生較大的直流原因，可以由如下原因引起： （1）太陽等離子風的動態變化與地磁場相互作用產生的地磁“風暴”。地磁場的變化將在地球表面誘發電位梯度，其大小取決於地面電導率和地磁風暴的嚴重程度，當這一低頻且具有一定持續時間的電場作用於中性點接地的電力變壓器時，將在繞組中誘發地磁感應電流，其頻率在0.01~1Hz之間，與50Hz的交流系統相比較，可以近似看成直流。其值較大，但持續時間短。 （2）直流輸電線路與交流輸電線路的並行執行或交流網路中存在電壓電流關係曲線不對稱的負載。直流輸電系統常常採用單極執行方式，因為可以利用大地這個良導體，省去一根導線而節約成本。由於地下長期有大的直流電流流過，因而在其換流站周圍一定區域中會產生地表電流，與其並行執行的交流輸電系統變電站中的變壓器如果距離換流站不遠，就會受到干擾，這種干擾作用的直接表現就是透過交流變壓器的接地中性點在交流變壓器的勵磁電流中產生直流分量。其值大小與直流輸電線路單極執行時的負荷大小正相關，持續時間也與直流輸電線路單極執行時間同步。 （3）城市軌道交通。大城市的地鐵、軌道交通和一些礦山小火車大多采用直流電驅動車輛，這些軌道交通的直流電源用大地作為其中的一極，類似直流輸電的單極執行，對城市的110kV以上的變壓器造成直流偏磁。其值一般比較小，波動頻繁；持續時間與城鐵執行時間同步。 三、產生影響 雙極兩端中性點接地直流換流站接線方式廣泛運用到遠距離的高壓直流輸電領域中。雖然正常執行時兩極電流相等，地迴路中的電流為零，但是隻要是執行過程中兩極的電流不相等（採用單極執行、雙就極電壓對稱電流不對稱或者雙極電流電壓均不對稱方式執行），接地極都會有電流流過，在直流輸電線路和大地間形成迴路。在中國，110kV及以上電壓等級系統中性點採取直接接地。如果處於不同地點的變電站的中性點電位被不同程度的抬高，則直流電流將透過大地和交流線路，由一個變電站（變壓器中性點）流入，在另一個變電站（變壓器中性點）流出。直流電壓最高點位於接地極，電壓的大小取決於流入接地的電流與接地電阻。 由於土壤電阻分佈徑向不均，如果接地極附近有變壓器中性點接地的變電所，地下金屬導管或鎧裝電纜等金屬設施，由於這些設施可能給地電流提供了比大地土壤更為良好的導電通道，因此一部分電流將沿著並透過這些設施流向遠方。這樣就造成不能透過計算確定各個變電站中性點電位的抬高，從理論上計算流入各個中性點的直流電流很難準確，此電流一般只能透過實測得到。 直流偏磁主要危害是變壓器產生直流偏磁，而直流偏磁產生的諧波可能被電力電容器組放大。由於流入變壓器中性點的直流電流的大小不足以讓變電站地網產生嚴重腐蝕，甚至可以忽略，在此不作討論。 2. 變壓器勵磁電流的畸變 因為變壓器的主磁通接近正弦波，根據磁化曲線的飽和特性，可以直觀看出直流電流對變壓器勵磁電流的影響，如圖1所示： 1)當變壓器繞組無直流分量，勵磁電流i（t）工作在磁化曲線的直線段，此時若鐵芯中磁通為正弦波，勵磁電流也是正弦波。 2)當中性點電壓被抬升Ф´時，變壓器繞組中有直流電流流過，由於直流電流的偏磁影響，可能使勵磁電流工作在磁化曲線的飽和區，導致勵磁電流的正半波出現尖頂負半波可能是正弦波的一部分。 3）當變壓器中性點電壓數值被抬高的越多，勵磁電流畸變程度越大。 4）直流偏磁引起變壓器勵磁電流畸變產生，在變壓器各側產生諧波。而對諧波進行傅立葉變換可分解出各次諧波。三倍頻諧波屬於零序電流，1、4、7、10…次諧波為正序電流，2、5、8、11…次諧波為負序電流。 3.1當勵磁電流中存在直流電流對變壓器影響主要表現在以下幾方面 1）噪音增大。對於單相變壓器，當直流電流達到額定勵磁電流時，噪音增大10dB；若達到4倍額定勵磁電流時，噪音增大20 dB。此外，變壓器中增加了諧波成分，會使噪音頻率發生變化，可能因某一頻率與變壓器結構部件發生共振使噪音增大。 2）對變壓器波形的影響。當鐵芯工作在嚴重飽和區，漏磁通會增加，在一定程度上使電壓的波峰變平。 3）變壓器銅耗的增加。在直流電流作用下，如果直流電流大小達到一定數值，變壓器的勵磁電流會大幅度增加，變壓器的基本銅耗就會急劇增加，讓線圈發熱。 3）變壓器鐵耗增大。由於勵磁電流進入了磁化曲線的飽和區，使得鐵芯和空氣的磁導率接近，從而導致變壓器的漏磁大大增加。變壓器漏磁通會穿過連線片、夾件、油箱等構件，並在其中產生渦流產生髮熱現象危害絕緣。 3.2變壓器允許的直流電流： 變壓器容許透過多大的直流電流，這在一定程度上取決於變壓器的設計，其值與變壓器結構、鐵芯材料、磁通密度取值等因子有關。中國國家標準規定，電力變壓器在超過5%的額定電壓下也能長期執行，此時的勵磁電流將較額定電壓下的勵磁電流將較額定電壓下的勵磁電流大50%。這意味著，只要流過變壓器繞組的直流電流引起的勵磁電流增量不大於正常值的50%是可以接受的。 對於變壓器繞組允許透過的直流電流問題，透過部分國內外變壓器廠家提供的資料進行分析，可以得出以下結論： 1）與磁密取值有關。對於冷軋矽鋼片，磁密在1.65~1.7T之間時，變壓器繞組允許透過的直流為額定電流的0.45% ~0.55% 。 2）與變壓器矽鋼片導磁率特性有關。導磁率越高（優質冷軋矽鋼片），允許透過的直流電流越小。對於熱軋矽鋼片（老式變壓器），變壓器繞組允許透過的直流電流較大，可達額定電流的1% 。 3）與變壓器型別有關。由於單相和三相五柱式變壓器具有較低的直流磁阻抗，所以允許透過的直流電流較普通三相三柱式變壓器稍小。