無勵磁分接并聯干式電抗器調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無勵磁開關并聯干式鐵心電抗器，在調檔后發生的噪聲增大及異響故障，采用紅外測溫、聲級計、望遠鏡及常規電氣試驗等方法，總結此類情況發生的原因及檢查思路，希望增加相關從業人員面對此類問題時的常規檢測方法與處理手段。

關鍵詞：干式鐵心電抗器;并聯電抗器;無勵磁調壓;故障分析;異響

1 引言

電抗器，普遍用于電力系統中作為電能補償設備，其種類較多，可按設備結構、絕緣介質、接入方式、應用功能和有無分勵磁開關等分別進行分類。其中高壓并聯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，補償感性無功保持系統電壓穩定。本文通過分析與處理一起少見的戶內無勵磁開關的干式并聯鐵心電抗器，在調整檔位后發生的噪聲增大與異響故障，希望增加相關從業人員面對此類問題時的常規檢測方法與處理手段。

2 故障現象

2018年12月1日，某主變電所擴容，增加負載設備再次投入運行后，發現主變低壓側有功功率低于。為增加無功補償能力提高有功功率，及時對該電抗器檔位進行了調節，但數日后駐站人員報該電抗器噪音變大并偶爾伴有金屬異響，同時確認設備負載電流正常，多點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）本體與固定結構共振，以及室內對噪聲產生的放大現象。

穩態運行的電抗器通常較少出現噪聲突然增大及設備異響，此類異常情況通常發生在電抗器檢修或檔位調節后。考慮異響電抗器近期做了檔位調節，由最低檔調整至最高檔，負載電流較調檔前增加一倍，由于繞組產生的電磁力與負載電流的平方成正比，所以當負載電流增加時，本體產生的噪音增大屬于正常現象，而偶發的金屬振動聲通常是由螺栓松動引起。

4異響排查

為降低對設備運行的影響，減少設備退出運行時間，將檢查分為兩部分執行。其中，不停電檢查主要是以目視及借助輔助設備進行遠距離觀察，并使用聲壓法測量電抗器聲級;停電檢查則主要以設備局部細查與電抗器常規一次試驗為主。

1）不停電檢查

由于該電抗器無箱體，可直接借助望遠鏡目視設備，檢查設備有無明顯異常點。使用紅外熱像儀確認電抗器繞組、引線端、分接桿及鐵心無明顯溫差異常點，各測量點溫度橫向比較應差別不大，但實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。

使用聲級計用聲壓法對電抗器進行聲級測定。測試點選取1m處參考輪廓線的4個點，分別是該電抗器的三相繞組前與C相繞組側邊（該電抗器兩邊環墻），同時由于電抗器裝設有環墻金屬護欄，出于安全限制，實際測量點距離不變，但高度設于電抗器的3/4處。

根據國標《GB/T 1094.10-2003 電力變壓器 第10部分：聲級測定》規定，戶內安裝變壓器使用聲壓法測量時，應通過戶內表面積、聲級測定表面積計算出A計權環境修正值，并由公式（1）計算出多個測量點的平均聲壓級。

式中N為測量點總數，Lpaj為各測量點。

A計權環境修正值，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，還應測量噪聲平均值，但本次試驗前后噪聲相差較小，故未進行計算。最后即通過公式（3）計算獲得修正后的平均A計權聲壓級。

式中，LbgA取試驗前后背景噪聲較小值。

平均聲壓級測量（修正后）結果為76dB（A），未發現明顯異常聲源，但該聲級高于機械行業《JB/T 10088-2016 6kV～1000kV級電力變壓器聲級》標準。

2）停電檢查

由于聲級計檢測未發現明顯異常頻率，初步排除電抗器鐵心或繞組故障產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道也需目視或使用內窺鏡檢查。

當檢查至電抗器基座螺栓時，發現B相、C相基座與框架緊固螺栓松動，其它處檢查與試驗未發現異常。

5 處理方法

電抗器調檔后噪音增大是電抗器本身材質與設計造成，為盡可能降低此類噪音，現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生的共振噪聲以及本體自身振動產生的部分噪音，再將墊塊取出將設備恢復。

6綜合結論

經停電檢修后再次投入運行，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果，可以確認處置有效，為降低相關故障發生幾率與處理難度，提出以下建議：

1）干式電抗器在檔位調節或新投入運行后，是故障的高發期，應加強此期間的設備巡視工作，并在調檔前或設備穩定運行時建立相關的熱成像圖與運行資料，便于在異常發生時作為參考資料。2）本起高壓并聯電抗器異響處理中，受限于現場環境，未能高效利用聲級計對噪音進行分析，但聲級計在不停電檢查中可作為異常點的判斷參考，加快異常處理時間。3）熱像儀作為不停電檢查的重要工具，較常規紅外測溫工具由測量點擴大至局部范圍，同時自動顯示范圍內最高溫度值與位置，便于巡視人員及時發現異常溫度點。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生的噪音，同時也降低本體與結構框架間發生的共振噪音。

參考文獻：

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

（作者單位：中鐵電氣化局一公司蘇州維保項目部）