针对高压直流输电单极大地回线运行时对变压器产生的直流偏磁现象，作者分析了其产生原因、抑制措施及消除机理等，结合800KV复奉直流对嘉兴电厂600MW机组主变压器造成的的直流偏磁现象及解决方法，提出了实用性较强的工程建议和观点。

天空的云彩总在变幻，伫立云下的电力线路永保畅通！

随着高压及特高压直流输电技术在我国的发展，越来越多的直流工程投入运行，直流输电线路在投产前调试或运行中出现故障状态时，直流系统将处于单极大地回路运行方式，此时会在交流系统变压器接地中性点处产生直流分量，从而引起变压器直流偏磁，对变压器的正常运行造成严重威胁，因此必须对变压器中性点直流电流进行有效监测、对发生直流偏磁的变压器采取相应的抑制措施。

1变压器直流偏磁的产生原因

1.1直流输电系统的运行方式

直流输电线路的运行方式可分为双极运行方式和单极运行方式，单极运行方式又分为单极一大地回线方式、单极一金属线回线方式等，考虑到直流输电系统的造价等因素，目前建成的直流输电线路均为双极大地回线方式，因此当系统单极运行时均为单极大地回线方式。

此时，强大的直流电流经接地极注入大地，极址土壤中形成了一个恒定的电场，分布在附近的变电站和发电厂分别处于不同的直流电势，若两站（厂）之间有交流线路相联，且变压器中性点直接接地，则两站（厂）之间将形成直流回路，经中性点入地或从地经中性点流入变压器，根据流过的直流电流大小及变压器的抗直流能力而产生或强或弱的直流偏磁现象。

1.2 变压器直流偏磁的理论解释

当直流电流由中性点流经变压器绕组时，将会在变压器铁心内部产生一定的直流磁通，使得磁通在正负半周明显不对称，发成偏移，从而导致励磁电流发生畸变。变压器通过直流电流产生直流偏磁时，其励磁特性曲线及输出电流波形变化情况见图1。

图1 直流偏磁原理示意图

由图1可见，图（a）中虚线表示有直流分量时的磁通曲线，实现表示无直流分量时的磁通曲线，图（b）为变压器的典型励磁曲线，图（c）实线为无直流分量时的磁化曲线，虚线表示有直流分量时畸变的励磁电流曲线。

当发生直流偏磁时，变压器励磁电流在某半波处于铁心的磁化曲线饱和区，励磁电流和谐波将急剧增加，对变压器的影响主要表现在噪声异常增大、振动加剧、损耗增加和局部过热，危害变压器和电力系统的安全稳定运行[1]。

2 直流偏磁的发生因素及仿真计算

2.1直流偏磁的发生因素

在直流输电单极大地运行时，实践证明并不是所有的变压器都会发生直流偏磁现象，而且流入变压器绕组中直流电流大小也不近相同，评估对变压器影响的关键是流入中性点的直流电流究竟多大，这和直流接地极的入地电流大小、接地极与变压器的距离、变压器的结构、土壤电阻率大小、系统网络结构等都密切关联。

2.2直流偏磁的仿真计算

当直流输电系统单极大地运行时，由于输电线路沿线非常复杂，特别是大地导电条件特殊，直接导致了地中电流及地表电位的分布难以确定，实际上很难勘察出交流电网广大区域内的土壤分层结构和实际电阻率，理论上的数值模型很难真实反映交流电网大范围地区内土壤特性的不均衡性，仿真精度得不到保证，很难计算出有实际意义的可能流经过变压器中性点的仿真电流数据。

笔者认为通过仿真计算来分析直流输电线路对变压器的影响实际意义不大，大部分是对已经发生了直流偏磁的变压器，结合检测到的直流电流来推导出互导，形成理论上的一种解释。

3 直流偏磁对变压器影响的定性分析

对于中性点不接地的变压器因其不会形成直流回路，因此直流对其没有影响；这里只对中性点直接接地的变压器抗直流偏磁的能力进行定性分析：

3.1直流电流对不同结构变压器的影响

三相变压器的结构主要有芯式、柱式和分体式等几种，不同结构的变压器所承受的直流电流大小不同。就变压器的磁路而言，直流电流相当于零序电流，三相五柱式结构的变压器其零序电流磁通可通过两边柱铁芯形成回路，故而其磁阻较较芯式结构变压器小很多，其变压器的抗直流偏磁的能力较弱；分体式变压器由于每相都有独立的磁通回路，每个铁芯对零序磁通都形成了闭合的低磁路通道，该结构变压器的抗直流偏磁的能力最弱。

文章来源：《高压物理学报》 网址: http://www.gywlxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0302/402.html