無勵磁分接并聯(lián)干式電抗器調(diào)檔后的異響分析與處理

孟勝軍

摘要：通過分析與處理一起戶內(nèi)無勵磁開關(guān)并聯(lián)干式鐵心電抗器，在調(diào)檔后發(fā)生的噪聲增大及異響故障，采用紅外測溫、聲級計(jì)、望遠(yuǎn)鏡及常規(guī)電氣試驗(yàn)等方法，總結(jié)此類情況發(fā)生的原因及檢查思路，希望增加相關(guān)從業(yè)人員面對此類問題時的常規(guī)檢測方法與處理手段。

關(guān)鍵詞：干式鐵心電抗器;并聯(lián)電抗器;無勵磁調(diào)壓;故障分析;異響

1 引言

電抗器，普遍用于電力系統(tǒng)中作為電能補(bǔ)償設(shè)備，其種類較多，可按設(shè)備結(jié)構(gòu)、絕緣介質(zhì)、接入方式、應(yīng)用功能和有無分勵磁開關(guān)等分別進(jìn)行分類。其中高壓并聯(lián)電抗器主要用于降低線路損失提高線路輸電能力，改善線路電壓分布降低空載或輕載時線路電容造成的端電壓升高，并降低單相接地故障時的潛供電流，補(bǔ)償感性無功保持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定。本文通過分析與處理一起少見的戶內(nèi)無勵磁開關(guān)的干式并聯(lián)鐵心電抗器，在調(diào)整檔位后發(fā)生的噪聲增大與異響故障，希望增加相關(guān)從業(yè)人員面對此類問題時的常規(guī)檢測方法與處理手段。

2 故障現(xiàn)象

2018年12月1日，某主變電所擴(kuò)容，增加負(fù)載設(shè)備再次投入運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)主變低壓側(cè)有功功率低于。為增加無功補(bǔ)償能力提高有功功率，及時對該電抗器檔位進(jìn)行了調(diào)節(jié)，但數(shù)日后駐站人員報(bào)該電抗器噪音變大并偶爾伴有金屬異響，同時確認(rèn)設(shè)備負(fù)載電流正常，多點(diǎn)紅外測溫與目視觀察正常。

3 異響分析

鐵心電抗器的噪聲來源與變壓器相同，但又稍有不同：1）間隙鐵心餅受磁致伸縮效應(yīng)和麥克斯韋力造成的振動噪聲[1];2）鐵心硅鋼片隨勵磁頻率周期性振動造成的噪聲;3）本體與固定結(jié)構(gòu)共振，以及室內(nèi)對噪聲產(chǎn)生的放大現(xiàn)象。

穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電抗器通常較少出現(xiàn)噪聲突然增大及設(shè)備異響，此類異常情況通常發(fā)生在電抗器檢修或檔位調(diào)節(jié)后。考慮異響電抗器近期做了檔位調(diào)節(jié)，由最低檔調(diào)整至最高檔，負(fù)載電流較調(diào)檔前增加一倍，由于繞組產(chǎn)生的電磁力與負(fù)載電流的平方成正比，所以當(dāng)負(fù)載電流增加時，本體產(chǎn)生的噪音增大屬于正?，F(xiàn)象，而偶發(fā)的金屬振動聲通常是由螺栓松動引起。

4異響排查

為降低對設(shè)備運(yùn)行的影響，減少設(shè)備退出運(yùn)行時間，將檢查分為兩部分執(zhí)行。其中，不停電檢查主要是以目視及借助輔助設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離觀察，并使用聲壓法測量電抗器聲級;停電檢查則主要以設(shè)備局部細(xì)查與電抗器常規(guī)一次試驗(yàn)為主。

1）不停電檢查

由于該電抗器無箱體，可直接借助望遠(yuǎn)鏡目視設(shè)備，檢查設(shè)備有無明顯異常點(diǎn)。使用紅外熱像儀確認(rèn)電抗器繞組、引線端、分接桿及鐵心無明顯溫差異常點(diǎn)，各測量點(diǎn)溫度橫向比較應(yīng)差別不大，但實(shí)際測量溫度值較同型號不同房間的另一電抗器溫度高約5℃，考慮該房間環(huán)境溫度較另一電抗器室溫度高7℃，屬正常溫度差。

使用聲級計(jì)用聲壓法對電抗器進(jìn)行聲級測定。測試點(diǎn)選取1m處參考輪廓線的4個點(diǎn)，分別是該電抗器的三相繞組前與C相繞組側(cè)邊（該電抗器兩邊環(huán)墻），同時由于電抗器裝設(shè)有環(huán)墻金屬護(hù)欄，出于安全限制，實(shí)際測量點(diǎn)距離不變，但高度設(shè)于電抗器的3/4處。

根據(jù)國標(biāo)《GB/T 1094.10-2003 電力變壓器 第10部分：聲級測定》規(guī)定，戶內(nèi)安裝變壓器使用聲壓法測量時，應(yīng)通過戶內(nèi)表面積、聲級測定表面積計(jì)算出A計(jì)權(quán)環(huán)境修正值，并由公式（1）計(jì)算出多個測量點(diǎn)的平均聲壓級。

式中N為測量點(diǎn)總數(shù)，Lpaj為各測量點(diǎn)。

A計(jì)權(quán)環(huán)境修正值，可由公式（2）獲得。

式中A是吸聲面積，單位m2;S是聲級測定表面積，單位m2。

若測量前后噪聲聲級相差較大，還應(yīng)測量噪聲平均值，但本次試驗(yàn)前后噪聲相差較小，故未進(jìn)行計(jì)算。最后即通過公式（3）計(jì)算獲得修正后的平均A計(jì)權(quán)聲壓級。

式中，LbgA取試驗(yàn)前后背景噪聲較小值。

平均聲壓級測量（修正后）結(jié)果為76dB（A），未發(fā)現(xiàn)明顯異常聲源，但該聲級高于機(jī)械行業(yè)《JB/T 10088-2016 6kV～1000kV級電力變壓器聲級》標(biāo)準(zhǔn)。

2）停電檢查

由于聲級計(jì)檢測未發(fā)現(xiàn)明顯異常頻率，初步排除電抗器鐵心或繞組故障產(chǎn)生的噪聲增大或異響。停電主要檢查鐵心與夾件、穿心螺桿等框架緊固螺栓，同時鐵心與繞組間的風(fēng)道也需目視或使用內(nèi)窺鏡檢查。

當(dāng)檢查至電抗器基座螺栓時，發(fā)現(xiàn)B相、C相基座與框架緊固螺栓松動，其它處檢查與試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)異常。

5 處理方法

電抗器調(diào)檔后噪音增大是電抗器本身材質(zhì)與設(shè)計(jì)造成，為盡可能降低此類噪音，現(xiàn)場使用跨頂將電抗器整體懸空臨時塞入墊塊后，在電抗器基座與地面框架間加裝防震膠墊，減少本體與框架間可能發(fā)生的共振噪聲以及本體自身振動產(chǎn)生的部分噪音，再將墊塊取出將設(shè)備恢復(fù)。

6綜合結(jié)論

經(jīng)停電檢修后再次投入運(yùn)行，該電抗器異響完全消失，同時噪聲也下降至合格范圍。

通過本次電抗器異響與噪聲增大故障處理結(jié)果，可以確認(rèn)處置有效，為降低相關(guān)故障發(fā)生幾率與處理難度，提出以下建議：

1）干式電抗器在檔位調(diào)節(jié)或新投入運(yùn)行后，是故障的高發(fā)期，應(yīng)加強(qiáng)此期間的設(shè)備巡視工作，并在調(diào)檔前或設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行時建立相關(guān)的熱成像圖與運(yùn)行資料，便于在異常發(fā)生時作為參考資料。2）本起高壓并聯(lián)電抗器異響處理中，受限于現(xiàn)場環(huán)境，未能高效利用聲級計(jì)對噪音進(jìn)行分析，但聲級計(jì)在不停電檢查中可作為異常點(diǎn)的判斷參考，加快異常處理時間。3）熱像儀作為不停電檢查的重要工具，較常規(guī)紅外測溫工具由測量點(diǎn)擴(kuò)大至局部范圍，同時自動顯示范圍內(nèi)最高溫度值與位置，便于巡視人員及時發(fā)現(xiàn)異常溫度點(diǎn)。4）干式電抗器安裝與螺栓固定，可使用防震膠墊降低電抗器本體振動產(chǎn)生的噪音，同時也降低本體與結(jié)構(gòu)框架間發(fā)生的共振噪音。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉驥，何亞倩，李凱. 電抗器鐵芯振動噪聲多物理場研究[J]. 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2017， 22（1）： 35-40.

（作者單位：中鐵電氣化局一公司蘇州維保項(xiàng)目部）