某電廠主變壓器噪音異常影響的分析和處理

杜輝

摘要：調(diào)試人員在日常巡檢時發(fā)現(xiàn)浙江某核電廠500kV升壓變壓器（組式變壓器）在空載運(yùn)行期間出現(xiàn)間歇性的噪音驟升現(xiàn)象。文章分析了浙江某核電廠站內(nèi)3臺主變壓器噪音異常的原因，并結(jié)合現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)得出直流偏磁是造成主變噪音異常的結(jié)論，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)提出處理措施以及直流偏磁的判定方法。

關(guān)鍵詞：主變壓器；噪音異常；直流偏磁；核電廠；數(shù)據(jù)采集 文獻(xiàn)標(biāo)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(diào)試人員在日常巡檢時發(fā)現(xiàn)浙江某核電廠500kV升壓變壓器（組式變壓器）在空載運(yùn)行期間出現(xiàn)間歇性的噪音驟升現(xiàn)象，變壓器2米處噪音最高達(dá)到89.7dB。該現(xiàn)象持續(xù)約2個月，且噪音驟升現(xiàn)象每次持續(xù)時間不一，但現(xiàn)場檢查3臺主變并未發(fā)生外部故障，在線油色譜數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室油色譜分析結(jié)果也未有異常。該組變壓器自投用開始基本處于空載運(yùn)行狀態(tài)，從實(shí)測的數(shù)據(jù)來看，變壓器負(fù)荷基本不變，風(fēng)機(jī)投入數(shù)量一樣的情況下，變壓器的噪音卻發(fā)生了較大的變化，因此排除輔助設(shè)備運(yùn)行導(dǎo)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(jīng)列入核安全局監(jiān)管設(shè)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(shè)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(fā)生周期性的磁滯伸縮，導(dǎo)致硅鋼片振動，產(chǎn)生噪音；（2）線圈導(dǎo)線或線圈間電磁力產(chǎn)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(chǔ)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(jīng)調(diào)查該變壓器自投用以來的各項(xiàng)數(shù)據(jù)來看，該變壓器一直處于接近空載運(yùn)行的工況，無故障和保護(hù)跳閘的記錄，對比歷次變壓器繞組變形的數(shù)據(jù)來看，變壓器繞組并未發(fā)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(guān)故障和保護(hù)跳閘的記錄，包含油色譜在內(nèi)的各監(jiān)測數(shù)據(jù)也正常，后從浙江省電網(wǎng)公司了解得知，自浙江金華直流換流站建設(shè)完成以后，附近多個500kV變電站主變均出現(xiàn)過主變噪音超標(biāo)的現(xiàn)象，現(xiàn)已經(jīng)為直流換流站附近的500kV變電站主變中性點(diǎn)加裝了隔直裝置，各變電站主變噪音已經(jīng)恢復(fù)正常。調(diào)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(biāo)的問題，電廠就上述情況與變壓器制造廠家進(jìn)行了商討，廠家技術(shù)人員結(jié)合廠內(nèi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)認(rèn)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(guān)系。結(jié)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(yīng)圖1中實(shí)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(dāng)勵磁電流存在直流分量時，對應(yīng)圖1中虛線，磁化曲線進(jìn)入飽和區(qū)，導(dǎo)致勵磁電流出現(xiàn)正半波尖頂，負(fù)半波正弦的現(xiàn)象，勵磁電流正負(fù)半周嚴(yán)重不對稱。如圖1虛線所示，勵磁電流發(fā)生畸變，漏磁幅值增加，導(dǎo)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(shù)據(jù)中可以看出，變壓器中性點(diǎn)直流分量最大值為2.8A。而該廠主變壓器設(shè)計正常工作磁通為1.7T，勵磁電流為1.54A，經(jīng)查閱標(biāo)準(zhǔn)，國家電網(wǎng)《500kV電力變壓器招標(biāo)文件技術(shù)規(guī)范》和《220～750kV油浸式電力變壓器使用技術(shù)條件》（DL/T272-2012）均規(guī)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(dá)到了2.8A，雖然仍在標(biāo)準(zhǔn)的要求范圍內(nèi)，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(dá)到了正常勵磁電流的2倍，直流偏磁已經(jīng)較為嚴(yán)重。

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

由于直流分量的存在導(dǎo)致勵磁電流波形發(fā)生畸變，波形畸變后勢必導(dǎo)致勵磁電流諧波成分發(fā)生變化，目前國內(nèi)針對變壓器存在直流偏磁時勵磁電流波形的研究發(fā)現(xiàn)直流偏磁會導(dǎo)致勵磁電流出現(xiàn)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(jié)語

結(jié)合上述分析，該廠主變壓器噪音驟升的原因認(rèn)定為直流偏磁導(dǎo)致，但結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)來看，該廠的主變壓器直流分量、噪音及振動數(shù)據(jù)仍在規(guī)范允許工作范圍內(nèi)，可暫不考慮增加隔直裝置，但需要對中性點(diǎn)直流分量、噪音、振動、油色譜進(jìn)行定期監(jiān)測，并在后續(xù)主變壓器采購時，增加直流偏磁的相關(guān)條款和試驗(yàn)項(xiàng)目收集原始

數(shù)據(jù)。

結(jié)合本次變壓器噪音驟升問題的處理，總結(jié)出了變壓器存在直流偏磁的一些判斷依據(jù)供后續(xù)參考：（1）變壓器各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)正常，但噪音出現(xiàn)驟升驟降的現(xiàn)象；（2）變壓器中性點(diǎn)電流出現(xiàn)直流分量；（3）變壓器電流出現(xiàn)偶次諧波；（4）變壓器的直流偏磁程度不應(yīng)直接用直流分量來衡量，而應(yīng)使用直流分量和勵磁電流的比值來衡量。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）