【電抗器原理】揭秘串聯(lián)電抗器降低電抗器振動(dòng)過熱

      摘要：某500kV安裝了9臺(tái)俄羅斯電工廠生產(chǎn)的500kV串聯(lián)電抗器。投運(yùn)后，這批電抗器中的6臺(tái)存在較嚴(yán)重的缺陷，主要表現(xiàn)為噪音大，振動(dòng)值超標(biāo)，油色譜值異常增大。本文介紹了造成這些缺陷的原因和處理辦法

      關(guān)鍵詞：電抗器 串聯(lián)電抗器 鐵芯 振動(dòng) 發(fā)熱
 
      一、概述
　   某500kV安裝了9臺(tái)俄羅斯電工廠生產(chǎn)的500kV電抗器，型號(hào)為ΡΟΜБС-60000/550。投運(yùn)后，這批電抗器中的6臺(tái)存在較嚴(yán)重的缺陷，主要表現(xiàn)為噪音大，振動(dòng)值超標(biāo)（合同規(guī)定值），油色譜值異常增大。其中，一線B、C相，二線的A、B、C相，三線的B相存在油色譜氫、總烴超標(biāo)，有微量乙炔；一線B、C相，二線的B、C相機(jī)殼上測(cè)得的振動(dòng)數(shù)據(jù)超標(biāo)。
　　
      設(shè)備訂貨合同規(guī)定，電抗器的振動(dòng)取殼體振動(dòng)位移峰—峰值，在1.15額定電壓下，電抗器外殼上的最大振動(dòng)值不超過100μm。按照廠家的規(guī)定，每臺(tái)電抗器振動(dòng)的測(cè)量點(diǎn)共計(jì)32個(gè)，測(cè)點(diǎn)布置在離電抗器基礎(chǔ)1.5m的同一橫剖面上。

      二、串聯(lián)電抗器問題的提出：
　　三線最先投入運(yùn)行，該線路上的3臺(tái)電抗器運(yùn)行正常。1999年7月6日，一線投入運(yùn)行，投運(yùn)后其中B、C相電抗器油色譜總烴值不斷上升，并大大超過《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的注意值，其具體數(shù)據(jù)見如下二表：

      為了電網(wǎng)的安全運(yùn)行，決定用二線的電抗器更換了一線的B、C相電抗器。但是，換上的電抗器運(yùn)行后，仍然存在類似的問題，振動(dòng)值超標(biāo)，電抗器運(yùn)行幾天后油色譜數(shù)據(jù)就超過了注意值。由于一線B、C相，二線的B、C（原一線的B、C相）相電抗器電抗器的問題更為嚴(yán)重，主要對(duì)這4臺(tái)電抗器進(jìn)行消缺。對(duì)每臺(tái)電抗器吊罩兩次，按吊罩次數(shù)分為第一次和第二次消缺。

     三、串聯(lián)電抗器第一次消缺
　　測(cè)量電抗器振動(dòng)的同時(shí)，對(duì)振動(dòng)進(jìn)行了頻譜分析，除由50Hz電源產(chǎn)生100Hz的機(jī)械振動(dòng)外，還有倍頻和高頻振動(dòng)。并且，振動(dòng)值和電抗器的溫度有一定的關(guān)系，在相同電壓下，溫度高，振動(dòng)值高。
　　
      引起100Hz機(jī)械振動(dòng)的原因有以下幾個(gè)方面：1、鐵芯磁密選取過高；2、鐵芯裝配時(shí)壓緊壓力不夠；3、支撐鐵芯的解振彈簧解振效果不好；4、機(jī)械共振。出廠試驗(yàn)的振動(dòng)值都低于100μm，第1原因可以排除。引起倍頻和高頻振動(dòng)的原因有2個(gè)：1、電源高頻諧波引起；2、高頻諧振。測(cè)量500kV系統(tǒng)諧波后，排除了由于電源諧波引起的倍頻和高頻機(jī)械振動(dòng)的可能。
　
      歸納起來，引起電抗器外殼振動(dòng)大的原因?yàn)椋?、鐵芯裝配時(shí)壓緊壓力不夠；2、支撐鐵芯的解振彈簧解振效果不好；3、諧振。
　　
      電抗器產(chǎn)生低溫過熱的原因理論上有以下點(diǎn)：1、由于電抗器的漏磁大，在電抗器的金屬附件上產(chǎn)生渦流損耗引起的；2、穿芯螺栓或鐵芯上的鋼夾件絕緣不良，形成環(huán)流；3、鐵芯金屬部件接地不良，在電場(chǎng)作用下懸浮放電或接地回路電阻過大產(chǎn)生過熱。通過紅外線成像儀測(cè)試，在電抗器外殼沒有發(fā)現(xiàn)局部過熱，電抗器的低溫過熱應(yīng)該在內(nèi)部。
　　
      通過以上分析，決定對(duì)電抗器進(jìn)行吊芯檢查處理，主要檢修內(nèi)容是：1、改變了支撐鐵芯的解振彈簧的結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了解振彈簧的剛度，加長(zhǎng)了彈簧的長(zhǎng)度；2、緊固上下拉緊鐵芯的7顆大螺栓，使鐵芯更加緊固；3、在電抗器外殼加焊槽鋼和鋼板，改變外殼的強(qiáng)度和固有振動(dòng)頻率；4、測(cè)量穿芯螺栓的絕緣電阻。由于檢查鐵芯鋼夾件是否有多點(diǎn)接地比較困難，只檢查鋼夾件的接地情況。
　　
      檢查中發(fā)現(xiàn)上下拉緊鐵芯的部分螺絲松動(dòng)，螺冒有過熱現(xiàn)象，其它部位沒有發(fā)生明顯的局部過熱。穿芯螺栓絕緣電阻良好。鐵芯上的鋼夾件接地電阻用萬用表測(cè)量不通，用500V的絕緣表測(cè)量電阻很低，當(dāng)時(shí)，錯(cuò)誤地估計(jì)是油膜造成的接地不良。處理后，振動(dòng)雖有明顯的減少，仍然超標(biāo)，油色譜超標(biāo)的問題也未能解決。加焊鋼板后反而使振動(dòng)增大。

      四、第二次消缺
　　由于第一次對(duì)電抗器的處理未達(dá)到預(yù)期的效果，在分析第一次吊芯檢查的情況的基礎(chǔ)上，認(rèn)為：1、鐵芯鋼夾件接地回路存在一定的問題。2、中間鐵芯與上鐵軛之間的間隙過大，致使電抗器的振動(dòng)和噪音大。從2001年3月25日至2001年5月2日，對(duì)電抗器進(jìn)行了第二次吊罩檢查處理。將一線和二線的B、C相電抗器鐵芯進(jìn)行了檢查處理，主要情況如下：1、在磁墊圈和鐵軛之間安裝了2mm厚的環(huán)氧樹脂板。2、鐵芯夾件都存在接地不良，主要原因是鋼夾件接地的角鐵有油漆，造成接地不良，有明顯的過熱燒焦現(xiàn)象，可能是引起油色譜超標(biāo)的主要原因。3、壓鐵芯的七顆大螺桿和頂部的壓板的接地有較大的缺陷，電抗器在工廠組裝時(shí)，在彈簧的下面錯(cuò)誤地加了一塊絕緣紙板，造成壓鐵芯的7顆螺桿和頂部的鋼壓板沒有接地，雖然二線C相電抗器沒有這張多余的絕緣紙板，但是由于這部分鋼板表面有油漆，也可能存在接地不良，這部分的油漆已除掉。環(huán)氧樹脂板加在橫向鐵軛與中間鐵柱交接處，B相電抗器出廠時(shí)多加了半塊環(huán)氧樹脂板。