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直流偏磁會對變壓器造成哪些危害?

點擊次數:1638  發布時間:2021-06-21
  直流偏磁是指變壓器勵磁電流中出現直流分量,導致變壓器鐵心半圓磁飽和,產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,勵磁電流會發生畸變。變壓器工作在磁化曲線的非線性區域。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,相應的勵磁電流波形呈現正負半波不對稱形狀。
  直流偏磁是變壓器的異常工作狀態,因為變壓器的初級等效阻抗只對直流分量表現出電阻特性,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,使變壓器鐵芯的工作磁化曲線發生偏移,出現在原點附近。不對稱,即變壓器偏壓現象。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。
 

直流偏磁

 

  直流輸電系統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生偏移,使變壓器產生直流偏壓,嚴重危害電力系統的安全運行。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,當變壓器發生直流偏磁時,鐵芯會增加,導致噪音增加;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生共振時,噪聲會更大,這可能會導致變壓器內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,這會增加變壓器的漏磁通,使電壓波形失真。
  3、諧波的產生
  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偶次諧波,半波深度飽和。此時,變壓器已成為交流系統中的諧波源,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,可引起系統電壓下降,嚴重的情況下,整個電網可能會崩潰。
  5、繼電保護系統故障
  變壓器直流偏壓引起的波形嚴重畸變,會導致部分繼電保護裝置不能正常動作,零序次諧波可能導致零序電壓或電流啟動的繼電保護裝置發生故障。
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