對10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器振動(dòng)問題的幾點(diǎn)探討

李定煌

摘 要：隨著現(xiàn)代化高科技的快速發(fā)展，技術(shù)人員已經(jīng)能在配電工程中熟練地將并聯(lián)電抗器尤其是10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器使用到配電工程中，可是，10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器在實(shí)際的應(yīng)用中會(huì)有振動(dòng)問題的產(chǎn)生，這會(huì)使設(shè)備關(guān)鍵部件產(chǎn)生電阻變大、零件松動(dòng)等問題，若不能對所出現(xiàn)的這些情況采取及時(shí)的處理，不但會(huì)讓所采用的設(shè)備出現(xiàn)不耐用、電網(wǎng)老化、電網(wǎng)安全性能大大降低等問題，還可能威脅使用人員的財(cái)產(chǎn)及人身安全，甚至?xí)χ車欢ǚ秶鷥?nèi)的生物造成輻射污染。所以，我們要加強(qiáng)對10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器的認(rèn)識(shí)和了解，從而理解和控制10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器在運(yùn)行過程中所出現(xiàn)的振動(dòng)問題。

關(guān)鍵詞：10KV干式鐵心；并聯(lián)電抗器；振動(dòng)

一、10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器發(fā)生振動(dòng)的可能原因

第一、研究發(fā)現(xiàn)，在10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器外纏繞的鐵圈若在其中加入少量磁鐵，或在鐵芯中加入適量的氣體間隙，能夠使10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器在實(shí)際工程過程中產(chǎn)生的電抗更加穩(wěn)定，所產(chǎn)生的電感也更加強(qiáng)大。10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器在正常工作情況下，外部纏繞的線圈會(huì)產(chǎn)生一定量的電流并在一定程度上影響電抗器內(nèi)部的鐵芯，引起外部線圈和內(nèi)部鐵芯一定頻率的共振，當(dāng)這種共振傳到并聯(lián)電抗器地外部時(shí)，將會(huì)引發(fā)10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器整體的振動(dòng)。10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器的這種振動(dòng)問題是在現(xiàn)實(shí)情況下存在并無法完全杜絕的，是由10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器本身的工作原理及結(jié)構(gòu)所決定的。經(jīng)過科學(xué)家們大量的研究后發(fā)現(xiàn)，電抗器外殼的振動(dòng)幅度大小和鐵芯、線圈二者之間的交變頻率是決定10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器的振動(dòng)幅度的最主要因素。如果人為的改變10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器外部金屬殼振動(dòng)的頻率，的確可以在一定程度上將其和電抗器里面的鐵芯之前的振動(dòng)減小，但由于電場力所造成的10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器和外部鐵芯的振動(dòng)問題卻不能得到緩解[1]。

二、10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器自身振動(dòng)問題可產(chǎn)生的危害

10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器本身的組成結(jié)構(gòu)及工作原理所造成的振動(dòng)問題是無法完全消除的。這種一定頻率下的振動(dòng)會(huì)在電網(wǎng)工程的施工及使用過程中對周圍環(huán)境和人身安全造成一定的威脅，危害的類型主要包括以下幾個(gè)方面：設(shè)備的安全等級降級、10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器使用壽命減少、一定的噪音污染等[2]。

第一，設(shè)備的安全等級降級。長期的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致并聯(lián)電抗器地零件發(fā)生松動(dòng)，當(dāng)電壓增大到某一值之后，會(huì)引起電阻的增大從而導(dǎo)致跳閘的情況發(fā)生，甚至有可能引起火災(zāi)失誤，危害供電范圍內(nèi)人員的人身財(cái)產(chǎn)安全。新華社曾經(jīng)報(bào)道這樣一起重大事故。河南省某變電廠在對10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器進(jìn)行安全質(zhì)量檢查時(shí)，由于機(jī)械故障導(dǎo)致改10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器劇烈的振動(dòng)，同時(shí)有巨大的噪音傳出，冒出滾滾濃煙。在一聲爆炸般的巨響后故障的并聯(lián)電抗器完全死機(jī)，停止了運(yùn)轉(zhuǎn)。后來，在勘察事故發(fā)生現(xiàn)場的時(shí)候，有專家指出，此次事故發(fā)生的主要原因?yàn)?0kV干式鐵心并聯(lián)電抗器常年為保養(yǎng)維修，導(dǎo)致有兩個(gè)螺絲松動(dòng)脫落，導(dǎo)致接口處的共振問題加重。強(qiáng)烈的共振摩擦加大了電阻，導(dǎo)致電流在電路中產(chǎn)生了大量的熱量，而發(fā)熱又會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)的加強(qiáng)，從而進(jìn)行一系列的惡性循環(huán)，最終引起10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器的爆炸{3}。

第二，10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器使用壽命減少。長期穩(wěn)定并高頻率的振動(dòng)會(huì)使10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器的鐵芯存在位置發(fā)生偏移、構(gòu)建脫落等安全隱患，如果長期這樣下去不進(jìn)行定期的維修，將會(huì)導(dǎo)致10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器的徹底損壞。

第三，一定的噪音污染。產(chǎn)生這種噪聲的直接原因?yàn)殡娍蛊鞯恼饎?dòng)，而根本原因則是10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器本事的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，無法根除，只能盡可能的減弱。電抗器自身共振所產(chǎn)生的噪音主要分為兩類：外部噪音和內(nèi)部噪音。外部噪音是指由于鐵芯的振動(dòng)傳遞到了外殼上導(dǎo)致鐵芯和外殼二者的相互撞擊發(fā)出的撞擊聲。內(nèi)部噪聲是指由外殼和內(nèi)芯之間的電磁現(xiàn)象所引起的高頻率噪音。不管是內(nèi)部噪音還是外部噪音，均可以對供電范圍內(nèi)的生物造成一定程度上的電磁輻射，影響了人正常的生活和工作。

三、振動(dòng)問題的解決方法

第一，優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)。要想進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，首先就要想辦法減小10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器的空隙。電抗器外固定的鐵餅和內(nèi)部的鐵芯之間存在的空隙是引起力量差距、導(dǎo)致共振的最主要原因。已經(jīng)有專家發(fā)表相關(guān)的論文聲明只要減小空隙的大小就可以有效的控制10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器的共振問題。例如，在四川杉江電抗器有限公司新研發(fā)出來的10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器中，就講加外力壓縮的填充物塞入到鐵芯和外殼的空隙中，從而相對來說減小間隙。此外，填充物品的相對質(zhì)量與導(dǎo)電性、密度等物理特性也會(huì)在一定程度上影響共振幅度。所以在實(shí)際情況中，所選擇的填充物一般都是價(jià)錢較便宜、密度較低、導(dǎo)電性較差的物體。下圖是在靜態(tài)條件下對10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器振動(dòng)頻率的測試數(shù)據(jù)圖：

再者，要選擇合適的方法使內(nèi)部的鐵芯穩(wěn)固，從而降低10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器整體的振動(dòng)幅度。經(jīng)大量的實(shí)踐總結(jié)出，若在電抗器組裝鐵芯這一步驟中采用精細(xì)的焊接方法加以固定，可大大降低因共振鐵圈脫落導(dǎo)致事故的發(fā)生率。

另外，10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器的構(gòu)成零件和油箱的距離長度與總體的振動(dòng)頻率大小有著一定的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。距離越遠(yuǎn)，振動(dòng)越明顯；距離越近，振動(dòng)越弱。所以，正確的設(shè)計(jì)油箱數(shù)量及位置可以大大減弱10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器機(jī)體整體的振動(dòng)。而且，郵箱的油量大小也對電抗器的振動(dòng)有著一定的影響所以在實(shí)際的生產(chǎn)工作中，要經(jīng)常檢查油量的多少，保證機(jī)體的運(yùn)行質(zhì)量。

第二，優(yōu)化外部結(jié)構(gòu)。隨著10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器使用數(shù)量的增加，即使當(dāng)初經(jīng)過特殊焊接固定的地方依然可能會(huì)出現(xiàn)脫離、開裂等問題，增加潛在隱患發(fā)生的可能。想要杜絕這些細(xì)節(jié)方面的小問題，唯一的方法就是加強(qiáng)日常的管理和保養(yǎng)，定期安排專業(yè)人士對機(jī)體進(jìn)行檢查和修復(fù)。其次，要定期強(qiáng)化10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器內(nèi)部零件的連接，采用焊接等方式固定內(nèi)芯，這是使電抗器的共振頻率大大降低的很有效的途徑。如下圖，顯示的是電抗器內(nèi)部共振頻率的響應(yīng)數(shù)值大小，可以看出在101Hz的時(shí)候，震動(dòng)振動(dòng)幅值使最大的，在現(xiàn)實(shí)的工程中應(yīng)盡量避開。

綜上所述，近年來不斷發(fā)生的各件重大事故及案件造成了數(shù)量巨大的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失，對社會(huì)造成了極其惡劣的影響。這些事故的發(fā)生在時(shí)刻的提醒我們務(wù)必要重視對10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器研究，因?yàn)橹挥懈M(jìn)一步、更加深入地了解10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器的工作原理及其產(chǎn)生振動(dòng)的原因，才能在日后的工作中采取更加有效的措施來減少10kV干式鐵心并聯(lián)電抗器所存在的振動(dòng)問題對人身及環(huán)境的影響。

參考文獻(xiàn)：

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[3]陳青恒， 馬宏彬， 何金良. 直流偏磁引起的500kV電力變壓器振動(dòng)和噪聲的現(xiàn)場測量與分析[J]. 高壓電器， 2017，45（3）：93-96.