第３４卷 第ｌ期 ２０１８年１月 甘肃科技 Ｇａｎｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１８ ７５０千伏高压电抗器振动测试及分析 武广萍，姜 梅，孟 欢，李 炜，高世刚 （国网甘肃省电力公司电力科学研究院，片肃兰州７３００７０） 摘 要：７５０ｋＶ高压电抗器足稳定和保护电力系统的重要电气设备，针对电抗器在运行过程中振动持续增大的问 题．对某７５０ｋＶ变电站６台在运高压电抗器进行了全面布点振动测试，并对测试结果进行分析．对其运行状态进行 研判．为后期故障诊断和检修维护提供参考。 关键词：高电压与绝缘技术；高压电抗器；电抗器振动；测试 中图分类号：ＴＭ４７ ７５０ｋＶ电网是西北坚强电网主网架的重要组成 １．２电抗器产生振动原因 １．２．１磁致伸缩 部分…．电抗器是在供电线路中提供补偿电容电流 的电气没备．并联电抗器可吸收系统中容性无功功 率、限制过电压、抑制同步电机带轻载时可能出现 磁致伸缩是指：铁磁物质（磁性材料）在外磁场 作用下由于磁化状态的改变．其尺寸在各方向发生 变化，这种现象称为磁致伸缩现象（或效应）ＨＩ。磁致 的自勋磁现象１２１，起到稳定和保护电力系统的作用。 但随着电抗器容量的增加。存在高压电抗器在运行 过程中振动持续增大的问题。本文对某７５０ｋＶ变电 站６台在运高压电抗器进行了布点振动测试．并对 测试结果进行分析．对其运行状态进行研判．为后期 伸缩可沿着磁场方向、磁场垂直方向及磁体的体积 变化。其中，体积变化因量小可忽略不计。磁致伸缩 的大小与外磁场和磁性材料有关。铁芯形成磁场 时．沿着磁场方向尺寸会增加．磁场垂直方向尺寸 会缩小【５ １１．２．２ 电磁吸引力 故障诊断和检修维护提供参考。 ｌ 电抗器产生振动原因 １．１ 电抗器主要构造 电抗器的主要构造ｉ３１￣ｒｌ图ｌ所示．铁芯置于油 电抗器组成铁心的铁饼间由于电磁吸引力可 产生机械振动 电抗器是提供电感值的设备．电感值和导磁材 料有关。铁磁体在一定磁场下会达到磁饱和。为了 箱中．油箱内充满电抗器油，起降温、防止氧化作 用 铁芯由铁饼串联在一起叠装而成，铁饼间由环 不让铁心达到磁饱和．需要将铁心做成铁饼形式． 用大理石垫块、环氧树脂等材料作间隔，从而形成 气隙。通过换算，电抗器的容量计算公式（１）如下Ｉ ｌ： 氧树脂等材料充垫形成气隙 铁心柱中间有强力拉 紧装置．铁心和旁轭有数根穿心螺杆和压紧螺杆， 左右有几根竖向拉杆作为压紧装置．另有风扇等构 成电抗器整体 Ｓ＝ｏ￣ＢＨ（ＡｃＡＬ） （１） 其中：‘１）——角频率： Ｂ——磁感应强度： Ｈ——磁场强度： 毒 Ａｃ——等效导磁面积： ● △Ｉ．——气隙总长度 在实际电抗器中．电流频率、磁场强度以及磁 感应强度为固定值．而根据上述公式可知．在铁 柱的面积确定的情况下．想要得到更大容量的电抗 器，只能增加总的气隙长度。由于单个气隙的长度 ①箱体②油③铁芯④弹性材料⑤铁饼⑥线圈 图１ 电抗器主要构造 受限，只能通过增加气隙的个数即铁饼数量来增大 甘 肃 科电抗器容量。因此，当铁芯受到交变磁场作用时，铁 饼之间、铁芯饼等之间存在相互作用的吸引力．吸 引力的大小随着磁场大小的变化而改变．其频率是 技 第３４卷 ３ ７５０ｋＶ高压电抗器振动测试分析 ３．１ 电抗器底座振动值分析 电流频率的２倍。这种电磁吸引力引起气隙间的伸 缩．进而使铁芯发生振动。 综上所述，铁芯是电抗器的振源．其结构较复 电抗器底座螺栓松动可导致电抗器振动偏大． 尤其是底部振动增大。根据（（７５０ｋＶ电力没备交接试 验标准》要求，电抗器底部振动限值较侧面限值要求 杂 铁心与油箱之间的固态连接结构是多种部件组 合的接触结构．所以铁芯整个结构是非连续均匀 的．由多种不同材料的部件接触压紧构成．其振动 特性复杂。铁芯的振动由与油箱的固态连接及电抗 更小。在高压电抗器调试及投运一段时间后．底部振 动测试有助于诊断地基连接的良好程度。本次测试 ４号Ａ相电抗器侧面与底座振动测试值趋势如图３ 所示。由图可知．电抗器底座振动值均小于侧面振动 值比，符合正常运行状态 ２５ 器油传递至外部箱体．因此测量箱体振动操作易实 现且可反映内部振动情况 ２ ２ ７５０ｋＶ高压电抗器振动测试 本文选择某７５０ｋＶ变电站２号、４号高压电抗 蟊 斌 喜 蕃ｌ０ ｓ 器，对其Ａ、Ｂ、Ｃ三相在正常运行状态下箱体振动情 况进行测试分析 ２．１ 布点原则 本文测试电抗器为中国西电集团ＢＫＤ一 ０ Ｉ－ ４ ｎ ＾ Ｉ１１ Ｉ２ 潮Ｈ 辐 图３电抗器侧面与底座振动值 １０００００／７５０型．由于电抗器两侧散热片占位无法布 置测点．因此命名电抗器油枕侧为后侧．对侧为前 ３＿２振动频谱分析 图４为２号电抗器Ａ相３＃测点振动时问波形 侧．对其前后两侧及底座连接面进行布点振动测 试。依次在前侧设置１２个测点，从左到右分４列、 每列从上到下有３个测点。编号ｌ＃ １２＃（如图２）； 图，振动测点读取数据为法向振动位移值（ｐ－ｐ）。如 图示．振动位移随时间进行有规律的周期性变化 这 与电抗器内部铁芯振动变化规律相符．铁芯振动通 照此规则在后侧设置１２个测点，从左到右分４列、 过固液两种方式传递到油箱上。 ｍｌｑｔ￣：铀∞． 每列从上到下有３个测点，编号１３＃ ２４＃：在底座共 设置了１２个测点．从前面开始逆时针布置．编号 ２５＃ ３６＃。底座布点由于实际测试条件所限。设置垂 直地面的布点读取振动测试值 ｎ 上Ｔ Ｌ、’ ｌ’ 一…霄 置 ＾ｈ ＾ｔ锺 ａＩ ＾ ＾１＇＿ ＾＿１ Ｉ ＾ ｌ Ｉ一‘‘一Ｊ ＿－｝ ｉ 』 Ⅱｆ ｆＩ ｌ～￡ ＿…Ｉ １ Ｙｒ ｒ Ｉ ‘ ｌ —·一 一ｌ－ ＿ ｆ －＋Ｌ－ ． ｊ ＿ｌ １一 。ｌｌ。 Ｉ ｝１ｌ ｊ—＾ Ｊ Ｊ一 —１１ 固圜 一。 一 Ｖ 。 ＇ － ｊ ｆ． 巨 口 ■＾ ２号电抗器Ａ相３舟测点振动时间波形图 ｛ 『．．．铡意‘ Ｉ钳耐点ｔ ｌ；篓菩Ｉ 图２ 电抗器测点布置示意图 Ｉ＿釉＜ ２．２振动测试 选用ＳＫ９１７２振动分析仪进行振动测试．采用 ｝ 速度探头采集数据．后经一次积分得到振动幅值。 Ｈ 以２号高抗相为例，振动测试值见表１ｎ 图５ ２号电抗器Ａ相３＃电抗器振动瞬态自谱图 第１期 武广萍等：７５０千伏高压电抗器振动测试及分析 ３７ 通过与图５振动瞬态自谱图相比较，电抗器测 点振动值信号主要集中在１００Ｈｚ处，其他振动存在 动，振动值信号主要集中在１００Ｈｚ及其倍频处。 ２）高压电抗器底座振动要求严格．正常运行时 于２００Ｈｚ、３００Ｈｚ、５００Ｈｚ、４００Ｈｚ处，都存在于ｌＯＯＨｚ 为基频的倍频处 对照其他电抗器所有测点的瞬态 振动测试值最小。在设备调试期间对电抗器振动位 移有严格要求．电抗器运行期间应定期检查底座振 动情况．预防电抗器底座与地基连接松动产生故障 ３）油箱外壳振动是由铁芯内部振动通过固态连 自谱，５０ｔｔｚ处个别点存在次要振动，但振动值较 １００Ｈｚ倍频振动小很多。为工频干扰，可忽略。 由于电磁吸引力频率为电流频率的２倍．在工 频条件下．电磁吸引力变化频率为１００Ｈｚ。因此电抗 器振动最大值位移也出现在１００Ｈｚ处。 ３．３振动最大值 接结构及电抗器油传递所致 在电抗器箱体振动测 试中，箱体与其他构件焊接连接处，振动位移值较 大 因此，在电抗器内部设计相对固定的情况下．改 变铁芯与油箱箱体的连接结构．即对油箱结构优化 设计为降低振动的有效方式 ４）高压电抗器长时间运行后将不可避免地出现 电抗器前丽和背而接近冷却油循环进出口的 测点（３＃、１２＃、１５＃、２４＃）振动位移相对其它测点大。 油箱箱体与其他构件焊接连接处，由于外接构件的 自身振动影响．使得此处测点振动位移值较大．如 图６所示，、 线圈变形、铁芯松动甚至绝缘损坏等设备故障 这 些故障在振动参数上的变化信息特征明显 如能建 成针对高压电抗器振动频谱特征数据库．将对高抗 的故障诊断和检修维护工作提供保障 参考文献： ［１］ 丁新良．７５０ｋＶ电压等级是西北电网发展的必然选择ｆＪ１． 电网技术，２００２．２６（３）：２３～２６． ［２］ 梁红军，韩元斌．超高压电抗器振动在线监测系统的研究 及应用『Ｃ１．全国输变电设备状态检修技术交流研讨会论 图６ ２号Ａ相侧面测点振动幅值 文集，２００９：６７６—６８１． ４结语 本文对某７５０ｋＶ变电站６台在运高压电抗器 进行了全面布点振动测试．并对测试结果进行分 析。结果表明： 【３］ 孙志，张文春，陈国珍．变电站铁心电抗器振动噪声测试 及分析研究【Ｊ】．电器制造，２０１４．１：７４—７７． ［４】 Ｍ．Ｒ．Ｊ．Ｇｉｂｂｓ．Ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉ０ｎ：１ ５Ｏ ｙｅａｒｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｄｉｓｅｏｖｅｒｙ． ＰｈｙｓｉｃａＳｃｒｉｐｔａ．１９９２．＇１＂４５：Ｉ １５一ｌｌ９． 【５】王龙军，董川．变压器并联电抗器振动分析与监测 １．云南 电力技术，２０１２．４０（１）：７０～７１． １）７５０ｋＶ高压电抗器振动主要由内部铁芯振动 ｌ起．由于内部 。。 ｉ乜流变化激励产生结构受迫振 ［６】 油浸式电抗器振动噪音研究．王起司ｆＤ】．大连理工大学． ２ｆ１１３