某電廠主變壓器噪音異常影響的分析和處理

杜輝

摘要：調試人員在日常巡檢時發現浙江某核電廠500kV升壓變壓器（組式變壓器）在空載運行期間出現間歇性的噪音驟升現象。文章分析了浙江某核電廠站內3臺主變壓器噪音異常的原因，并結合現場采集的數據得出直流偏磁是造成主變噪音異常的結論，結合標準提出處理措施以及直流偏磁的判定方法。

關鍵詞：主變壓器；噪音異常；直流偏磁；核電廠；數據采集 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM421 文章編號：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，調試人員在日常巡檢時發現浙江某核電廠500kV升壓變壓器（組式變壓器）在空載運行期間出現間歇性的噪音驟升現象，變壓器2米處噪音最高達到89.7dB。該現象持續約2個月，且噪音驟升現象每次持續時間不一，但現場檢查3臺主變并未發生外部故障，在線油色譜數據和實驗室油色譜分析結果也未有異常。該組變壓器自投用開始基本處于空載運行狀態，從實測的數據來看，變壓器負荷基本不變，風機投入數量一樣的情況下，變壓器的噪音卻發生了較大的變化，因此排除輔助設備運行導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列入核安全局監管設備，其重要性對電廠不言而喻。

變壓器的噪音主要來自于變壓器本體及其輔助設備，本體噪音主要有三種：（1）鐵芯硅鋼片的磁滯伸縮的振動噪音，硅鋼片中磁疇在交變磁場的作用下，硅鋼片發生周期性的磁滯伸縮，導致硅鋼片振動，產生噪音；（2）線圈導線或線圈間電磁力產生的振動噪音；（3）鐵芯和線圈的振動通過鐵芯和油箱、器身和箱底基礎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噪音。

經調查該變壓器自投用以來的各項數據來看，該變壓器一直處于接近空載運行的工況，無故障和保護跳閘的記錄，對比歷次變壓器繞組變形的數據來看，變壓器繞組并未發生變形，初步判斷鐵芯振動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，未有相關故障和保護跳閘的記錄，包含油色譜在內的各監測數據也正常，后從浙江省電網公司了解得知，自浙江金華直流換流站建設完成以后，附近多個500kV變電站主變均出現過主變噪音超標的現象，現已經為直流換流站附近的500kV變電站主變中性點加裝了隔直裝置，各變電站主變噪音已經恢復正常。調試人員初步懷疑，直流偏磁是主變噪音異常的主要原因。

為解決主變噪音超標的問題，電廠就上述情況與變壓器制造廠家進行了商討，廠家技術人員結合廠內統計數據和經驗認為直流偏磁是造成主變噪音異常的主要

原因。

2 測試分析

由于電力變壓器鐵心磁通Φ（t）與勵磁電流i（t）呈非線性關系。結合圖1分析，變壓器采用冷軋硅鋼片，變壓器繞組無直流分量時，對應圖1中實線，鐵心工作在磁化曲線直線段，勵磁電流隨磁通變化呈正弦波。當勵磁電流存在直流分量時，對應圖1中虛線，磁化曲線進入飽和區，導致勵磁電流出現正半波尖頂，負半波正弦的現象，勵磁電流正負半周嚴重不對稱。如圖1虛線所示，勵磁電流發生畸變，漏磁幅值增加，導致硅鋼片之間，繞組之間振動加劇，引起噪音增大。

從表1的測試數據中可以看出，變壓器中性點直流分量最大值為2.8A。而該廠主變壓器設計正常工作磁通為1.7T，勵磁電流為1.54A，經查閱標準，國家電網《500kV電力變壓器招標文件技術規范》和《220～750kV油浸式電力變壓器使用技術條件》（DL/T272-2012）均規定變壓器具備承受4A直流偏磁的能力，該廠變壓器直流分量僅達到了2.8A，雖然仍在標準的要求范圍內，但從直流分量和正常勵磁電流的比值來看，直流分量幾乎達到了正常勵磁電流的2倍，直流偏磁已經較為嚴重。

為確保變壓器仍在規范允許的運行范圍，調試人員參照《220～750kV油浸式電力變壓器使用技術條件》（DL/T272-2012）中5.3.7-5.3.8的規定對變壓器進行了進一步測量分析：“變壓器高壓繞組在4A直流偏磁作用下應滿足下列要求：變壓器能夠在額定負荷下長時間運行，油箱壁的最大震動位移不應大于100μm（峰峰值），油箱壁的位移增量不應大于20μm（峰峰值），單臺變壓器噪音不應大于90dB。”測試參數顯示，變壓器油箱最大位移量為29.86μm，遠小于規范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收時均未列入出廠試驗，因此現無法考量油箱壁位移的增量。

由于直流分量的存在導致勵磁電流波形發生畸變，波形畸變后勢必導致勵磁電流諧波成分發生變化，目前國內針對變壓器存在直流偏磁時勵磁電流波形的研究發現直流偏磁會導致勵磁電流出現偶次諧波，且隨著直流分量的增加，偶次諧波分量會急劇上升，圖2是通過仿真分析給出的不同直流分量情況下勵磁電流諧波含量的變化。

3 結語

結合上述分析，該廠主變壓器噪音驟升的原因認定為直流偏磁導致，但結合標準來看，該廠的主變壓器直流分量、噪音及振動數據仍在規范允許工作范圍內，可暫不考慮增加隔直裝置，但需要對中性點直流分量、噪音、振動、油色譜進行定期監測，并在后續主變壓器采購時，增加直流偏磁的相關條款和試驗項目收集原始

數據。

結合本次變壓器噪音驟升問題的處理，總結出了變壓器存在直流偏磁的一些判斷依據供后續參考：（1）變壓器各項監測數據正常，但噪音出現驟升驟降的現象；（2）變壓器中性點電流出現直流分量；（3）變壓器電流出現偶次諧波；（4）變壓器的直流偏磁程度不應直接用直流分量來衡量，而應使用直流分量和勵磁電流的比值來衡量。

參考文獻

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（責任編輯：秦遜玉）