为了满足更大功率,更远距离的电能需求,我国在“十三五”时期将全方位投入特高压直流输电工程的建造。随着该输电方式全面推广,将带来一系列工程问题,在单极操作的情况下,直流电流将侵入变压器中性点接地处,磁通密度将达到饱和状态,铁心励磁电流发生严重畸变,损耗增大,局部过热,振动加强现象。本文首先介绍产生直流分量的三种机制,以高压直流输电线路单极操作为背景,研究直流偏置下变压器的工作机理及对三相变压器励磁电流的影响,将变压器等效电路方程组与铁心静态的麦克斯韦方程相结合,求取励磁电流的表达式。利用PSCAD软件对变压器在三种不同运行状况下的励磁电流分析,对比了它们的畸变情况;重点研究不同直流量对励磁电流的影响,分析励磁电流的峰峰值和各频率幅值随直流量增大的变化规律。随后,利用螺线管装置产生不同磁场来使硅钢片发生形变,并且通过贴于硅钢片上的应变电阻片对其形变进行测量,利用全桥电路式应变电阻片验证了模型设计的有效性并测量了硅钢片的应变特性。接着,对直流分量注入中性点接地的变压器引起铁心异常振动的应变特性进行理论分析,将运用热力学定律和吉布斯自由能定律分析变压器正常工作时和直流偏磁下铁磁材料的应变频率分布与磁化强度的关系。将应变测试点拟合成一条光滑的曲线,再通过函数迭代算法分析直流磁通密度与硅钢片磁致伸缩率之间的关系。最后,设计了一套基于LabVIEW的变压器振动测试系统,该测试系统包括硬件结构、基于LabVIEW人机界面和振动数据测试系统平台,利用此系统对信号提取及显示。研究箱体上不同位置信号频谱分布和各频率谐波比,采用小波变换对振动信号进行时频域分析,选取db6小波函数对振动信号进行6层尺度分解,结果对应尺度部分和小波部分的频段-能量特征分布。对比铁心、上夹件和箱体顶端的能量百分比在每个频段上的变换规律,以此来判定受直流分量影响的程度。