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直流偏磁现象是指变压器中进入直流电流,引起变压器铁心饱和程度不一的运行状态。两种原因引起直流偏磁,其一是高压直流输电系统在单极大地回路运行方式或双极不平衡方式,地中直流流入到中性点接地的变压器绕组中;其二是地磁暴使地磁场发生改变,产生电表电位梯度,导致低频感应电流进入变压器绕组。直流偏磁引起变压器铁心饱和,励磁电流畸变,损耗变大,引起局部过热,振动和噪声加剧,电力系统继保装置可能误动作等。 本文在深入研究变压器直流偏磁现象的原理上,建立了直流偏磁下单相双柱、三相三柱及三相五柱电力变压器的有限元模型,和传统的电网络分析方法不同的是,该模型考虑到能够分析实际变压器铁磁材料的非线性、变压器的结构和尺寸,运用瞬态场路耦合的有限元法对其进行仿真,并计算出空载变压器直流偏磁情况下变压器的铁心饱和情况,励磁电流大小,铁心磁密及漏磁通变化等情况。 在上面的基础上分析了不同直流作用下电力变压器励磁电流的畸变情况,计算了各次谐波及总谐波畸变率随直流的变化,并分析了不同结构变压器抗直流偏磁的能力大小。最后,介绍了三种抑制变压器直流偏磁影响的措施:串联电阻法,串联电容法及反向注入电流法。 综上,根据本文提出的方法计算了三种不同结构类型变压器受直流偏磁的相关影响,为后面工程实践及研究提供参考。