某電廠主變壓器噪音異常影響的分析和處理

杜輝

摘要：調(diào)試人員在日常巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)浙江某核電廠500kV升壓變壓器（組式變壓器）在空載運(yùn)行期間出現(xiàn)間歇性的噪音驟升現(xiàn)象。文章分析了浙江某核電廠站內(nèi)3臺(tái)主變壓器噪音異常的原因，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)得出直流偏磁是造成主變?cè)胍舢惓５慕Y(jié)論，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)提出處理措施以及直流偏磁的判定方法。

關(guān)鍵詞：主變壓器；噪音異常；直流偏磁；核電廠；數(shù)據(jù)采集 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM421 文章編號(hào)：1009-2374（2016）13-0146-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.13.070

1 異常分析

2015年5月，調(diào)試人員在日常巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)浙江某核電廠500kV升壓變壓器（組式變壓器）在空載運(yùn)行期間出現(xiàn)間歇性的噪音驟升現(xiàn)象，變壓器2米處噪音最高達(dá)到89.7dB。該現(xiàn)象持續(xù)約2個(gè)月，且噪音驟升現(xiàn)象每次持續(xù)時(shí)間不一，但現(xiàn)場(chǎng)檢查3臺(tái)主變并未發(fā)生外部故障，在線油色譜數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室油色譜分析結(jié)果也未有異常。該組變壓器自投用開(kāi)始基本處于空載運(yùn)行狀態(tài)，從實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)看，變壓器負(fù)荷基本不變，風(fēng)機(jī)投入數(shù)量一樣的情況下，變壓器的噪音卻發(fā)生了較大的變化，因此排除輔助設(shè)備運(yùn)行導(dǎo)致噪音驟變的可能性。其主要原因在于變壓器本體噪音的增大，由于核電廠主變壓器已經(jīng)列入核安全局監(jiān)管設(shè)備，其重要性對(duì)電廠不言而喻。

變壓器的噪音主要來(lái)自于變壓器本體及其輔助設(shè)備，本體噪音主要有三種：（1）鐵芯硅鋼片的磁滯伸縮的振動(dòng)噪音，硅鋼片中磁疇在交變磁場(chǎng)的作用下，硅鋼片發(fā)生周期性的磁滯伸縮，導(dǎo)致硅鋼片振動(dòng)，產(chǎn)生噪音；（2）線圈導(dǎo)線或線圈間電磁力產(chǎn)生的振動(dòng)噪音；（3）鐵芯和線圈的振動(dòng)通過(guò)鐵芯和油箱、器身和箱底基礎(chǔ)的固定部分和變壓器油傳遞到油箱引起的油箱及其附件的振動(dòng)噪音。

經(jīng)調(diào)查該變壓器自投用以來(lái)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)看，該變壓器一直處于接近空載運(yùn)行的工況，無(wú)故障和保護(hù)跳閘的記錄，對(duì)比歷次變壓器繞組變形的數(shù)據(jù)來(lái)看，變壓器繞組并未發(fā)生變形，初步判斷鐵芯振動(dòng)的加劇才是變壓器噪音升高的主因。

由于該變壓器自投用以來(lái)，未有相關(guān)故障和保護(hù)跳閘的記錄，包含油色譜在內(nèi)的各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也正常，后從浙江省電網(wǎng)公司了解得知，自浙江金華直流換流站建設(shè)完成以后，附近多個(gè)500kV變電站主變均出現(xiàn)過(guò)主變?cè)胍舫瑯?biāo)的現(xiàn)象，現(xiàn)已經(jīng)為直流換流站附近的500kV變電站主變中性點(diǎn)加裝了隔直裝置，各變電站主變?cè)胍粢呀?jīng)恢復(fù)正常。調(diào)試人員初步懷疑，直流偏磁是主變?cè)胍舢惓５闹饕颉?/p>

為解決主變?cè)胍舫瑯?biāo)的問(wèn)題，電廠就上述情況與變壓器制造廠家進(jìn)行了商討，廠家技術(shù)人員結(jié)合廠內(nèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為直流偏磁是造成主變?cè)胍舢惓５闹饕?/p>

原因。

2 測(cè)試分析

由于電力變壓器鐵心磁通Φ（t）與勵(lì)磁電流i（t）呈非線性關(guān)系。結(jié)合圖1分析，變壓器采用冷軋硅鋼片，變壓器繞組無(wú)直流分量時(shí)，對(duì)應(yīng)圖1中實(shí)線，鐵心工作在磁化曲線直線段，勵(lì)磁電流隨磁通變化呈正弦波。當(dāng)勵(lì)磁電流存在直流分量時(shí)，對(duì)應(yīng)圖1中虛線，磁化曲線進(jìn)入飽和區(qū)，導(dǎo)致勵(lì)磁電流出現(xiàn)正半波尖頂，負(fù)半波正弦的現(xiàn)象，勵(lì)磁電流正負(fù)半周嚴(yán)重不對(duì)稱。如圖1虛線所示，勵(lì)磁電流發(fā)生畸變，漏磁幅值增加，導(dǎo)致硅鋼片之間，繞組之間振動(dòng)加劇，引起噪音增大。

從表1的測(cè)試數(shù)據(jù)中可以看出，變壓器中性點(diǎn)直流分量最大值為2.8A。而該廠主變壓器設(shè)計(jì)正常工作磁通為1.7T，勵(lì)磁電流為1.54A，經(jīng)查閱標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家電網(wǎng)《500kV電力變壓器招標(biāo)文件技術(shù)規(guī)范》和《220～750kV油浸式電力變壓器使用技術(shù)條件》（DL/T272-2012）均規(guī)定變壓器具備承受4A直流偏磁的能力，該廠變壓器直流分量?jī)H達(dá)到了2.8A，雖然仍在標(biāo)準(zhǔn)的要求范圍內(nèi)，但從直流分量和正常勵(lì)磁電流的比值來(lái)看，直流分量幾乎達(dá)到了正常勵(lì)磁電流的2倍，直流偏磁已經(jīng)較為嚴(yán)重。

為確保變壓器仍在規(guī)范允許的運(yùn)行范圍，調(diào)試人員參照《220～750kV油浸式電力變壓器使用技術(shù)條件》（DL/T272-2012）中5.3.7-5.3.8的規(guī)定對(duì)變壓器進(jìn)行了進(jìn)一步測(cè)量分析：“變壓器高壓繞組在4A直流偏磁作用下應(yīng)滿足下列要求：變壓器能夠在額定負(fù)荷下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，油箱壁的最大震動(dòng)位移不應(yīng)大于100μm（峰峰值），油箱壁的位移增量不應(yīng)大于20μm（峰峰值），單臺(tái)變壓器噪音不應(yīng)大于90dB?！睖y(cè)試參數(shù)顯示，變壓器油箱最大位移量為29.86μm，遠(yuǎn)小于規(guī)范100μm的要求。由于變壓器油箱壁的位移在變壓器制造和出廠驗(yàn)收時(shí)均未列入出廠試驗(yàn)，因此現(xiàn)無(wú)法考量油箱壁位移的增量。

由于直流分量的存在導(dǎo)致勵(lì)磁電流波形發(fā)生畸變，波形畸變后勢(shì)必導(dǎo)致勵(lì)磁電流諧波成分發(fā)生變化，目前國(guó)內(nèi)針對(duì)變壓器存在直流偏磁時(shí)勵(lì)磁電流波形的研究發(fā)現(xiàn)直流偏磁會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁電流出現(xiàn)偶次諧波，且隨著直流分量的增加，偶次諧波分量會(huì)急劇上升，圖2是通過(guò)仿真分析給出的不同直流分量情況下勵(lì)磁電流諧波含量的變化。

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合上述分析，該廠主變壓器噪音驟升的原因認(rèn)定為直流偏磁導(dǎo)致，但結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，該廠的主變壓器直流分量、噪音及振動(dòng)數(shù)據(jù)仍在規(guī)范允許工作范圍內(nèi)，可暫不考慮增加隔直裝置，但需要對(duì)中性點(diǎn)直流分量、噪音、振動(dòng)、油色譜進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，并在后續(xù)主變壓器采購(gòu)時(shí)，增加直流偏磁的相關(guān)條款和試驗(yàn)項(xiàng)目收集原始

數(shù)據(jù)。

結(jié)合本次變壓器噪音驟升問(wèn)題的處理，總結(jié)出了變壓器存在直流偏磁的一些判斷依據(jù)供后續(xù)參考：（1）變壓器各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)正常，但噪音出現(xiàn)驟升驟降的現(xiàn)象；（2）變壓器中性點(diǎn)電流出現(xiàn)直流分量；（3）變壓器電流出現(xiàn)偶次諧波；（4）變壓器的直流偏磁程度不應(yīng)直接用直流分量來(lái)衡量，而應(yīng)使用直流分量和勵(lì)磁電流的比值來(lái)衡量。

參考文獻(xiàn)

[1]奚曉勤.變壓器噪聲產(chǎn)生的原因及降低噪音的措施

[J].華東電力，2012，40（4）.

[2]220～750kV油浸式電力變壓器使用技術(shù)條件（DL/

T272-2012）[S].

[3]劉海波.變壓器運(yùn)行噪音問(wèn)題的探討[J].安徽電力，

2005，22（3）.

（責(zé)任編輯：秦遜玉）