变压器作为电网的关键设备,其运行的安全可靠直接关乎整个电网的正常运行。然而,在实际运行中,由于地磁场扰动在变压器中产生的地磁感应电流、直流输电在不同中性点之间的电位差引起的直流电流、地铁供电系统产生的入地杂散电流,都有可能通过接地中性点流入变压器,致使其发生直流偏磁现象。变压器直流偏磁时,铁芯上的磁动势出现直流分量,造成铁芯、绕组的振动位移加剧,噪声增加,励磁电流发生畸变,变压器出现局部过热,绝缘老化等问题,危害变压器的正常工作。为了确保变压器的稳定工作,需要研究直流偏磁下铁芯、绕组的振动噪声规律以及对电压电流波形的影响并分析采用屏蔽措施对铁芯、绕组上振动噪声的屏蔽效果。本文以型号为ODPFS-250000/500的自耦变压器为研究对象,针对直流偏磁对变压器的影响,建立多物理场的三维瞬态耦合仿真模型,对直流偏磁下铁芯、绕组的振动噪声规律以及电压电流波形的变化情况进行研究,分析采用电容隔直装置后对振动噪声的屏蔽效果、电压电流波形的影响,以期为直流偏磁下自耦变压器的稳定工作提供可行的参考。首先,基于直流偏磁下高、中绕组都含直流分量,因此计算得出等效在高压侧的等值直流电流;其次,根据厂家提供的500kV自耦变压器数据,计算出高、中、低三绕组电阻、电抗的等值参数,得到等效的自耦变压器电路图;然后利用Comsol仿真软件,搭建变压器电磁-振动-声场的三维瞬态多物理场耦合模型;最后得出直流偏磁下铁芯、绕组的振动噪声规律,以及对电压电流波形的影响,分析了采用电容隔直装置屏蔽措施之后,铁芯、绕组上振动位移的降低程度、变压器噪声的降低程度,以及电压、电流波形变化情况,基于此为工程应用提供了数据支撑。研究结果表明:直流偏磁下,铁芯上磁通密度在正半周升高,负半周降低,铁芯振动也在正半周增大,在负半周降低;绕组振动位移随直流的增加而增大,增速由快到慢;铁芯噪声高于绕组噪声;随直流量的增加,高压侧电流波形往上平移,低压侧电流波形,正半周波头往左偏移,负半周波头向右偏移;采用电容隔直装置之后,铁芯、绕组振动位移均减小,且有效降低了变压器上的噪声;电流波形不再产生往上偏移的现象,但在0.005s内会产生一个幅值略大于Umax(Imax)的震荡波,0.005s后波形恢复正常。以上研究成果,对预防直流偏磁对500kV自耦变压器带来的不利影响具有重要的现实意义。