直流输电单极大地运行模式以及地磁风暴会使大地表面出现直流电流,该电流经接地交流变压器的中性线流入变压器和交流系统,会导致变压器发生直流偏磁,对变压器本身及交流系统产生不良后果：损坏变压器本身,影响电力系统的安全高效运行。因此很有必要对直流偏磁电流进行抑制。对交流变压器发生直流偏磁的原因进行了介绍,分析了直流偏磁现象对交流变压器以及交流电力系统的危害,指出了对变压器直流偏磁进行抑制的必要性；比较了当前国内外实际工程中变压器直流偏磁抑制的主要方式、主拓扑及其优缺点,并在实际工程的需求下,提出了一种基于电位补偿法的变压器直流偏磁抑制方法。基于电路理论对电位补偿法原理进行了分析,根据偏磁电流抑制要求,设计了偏磁抑制装置的整流电路、滤波电路、二极管保护电路、双向转换开关以及旁路保护电路等各部分结构；根据运行情况的不同,设计了各环节的控制策略及总体控制流程。而后基于PSCAD/EMTDC对该拓扑进行了电网稳态下直流偏磁抑制的仿真,以验证装置主拓扑、工作模式及其控制策略的可行性。基于上述设计的主拓扑和控制策略,对变压器直流偏磁抑制装置中的主要元件进行了参数分析和计算,重点分析了整流电路和旁路保护电路；同时基于电路理论和电网故障下的仿真模拟,对保护电路(二极管保护电路和旁路保护电路)中各元件所系承受的电压电流参数进行了仿真计算。结合上述主电路拓扑分析以及主要元件参数计算,制作了变压器直流偏磁抑制装置试验样机,并在实验室低压环境下对试验样机进行了模拟试验,其结果和仿真结果相统一,验证设计的装置主拓扑及其控制策略的正确性和工程可行性。最后在高压环境下对装置主拓扑的旁路保护电路进行了可靠性验证试验,试验中旁路保护能够可靠动作,验证装置主拓扑整体运行时的可靠性。本文设计的基于电位补偿法的变压器直流偏磁抑制装置拓扑原理可行,实践亦可行,且可靠性良好,具有一定的工程意义,为相关变压器直流偏磁抑制工程提供了一定的借鉴。