對10kV干式鐵心并聯電抗器振動問題的幾點探討

李定煌

摘 要：隨著現代化高科技的快速發展，技術人員已經能在配電工程中熟練地將并聯電抗器尤其是10kV干式鐵心并聯電抗器使用到配電工程中，可是，10kV干式鐵心并聯電抗器在實際的應用中會有振動問題的產生，這會使設備關鍵部件產生電阻變大、零件松動等問題，若不能對所出現的這些情況采取及時的處理，不但會讓所采用的設備出現不耐用、電網老化、電網安全性能大大降低等問題，還可能威脅使用人員的財產及人身安全，甚至會對周圍一定范圍內的生物造成輻射污染。所以，我們要加強對10kV干式鐵心并聯電抗器的認識和了解，從而理解和控制10kV干式鐵心并聯電抗器在運行過程中所出現的振動問題。

關鍵詞：10KV干式鐵心；并聯電抗器；振動

一、10kV干式鐵心并聯電抗器發生振動的可能原因

第一、研究發現，在10kV干式鐵心并聯電抗器外纏繞的鐵圈若在其中加入少量磁鐵，或在鐵芯中加入適量的氣體間隙，能夠使10kV干式鐵心并聯電抗器在實際工程過程中產生的電抗更加穩定，所產生的電感也更加強大。10kV干式鐵心并聯電抗器在正常工作情況下，外部纏繞的線圈會產生一定量的電流并在一定程度上影響電抗器內部的鐵芯，引起外部線圈和內部鐵芯一定頻率的共振，當這種共振傳到并聯電抗器地外部時，將會引發10kV干式鐵心并聯電抗器整體的振動。10kV干式鐵心并聯電抗器的這種振動問題是在現實情況下存在并無法完全杜絕的，是由10kV干式鐵心并聯電抗器本身的工作原理及結構所決定的。經過科學家們大量的研究后發現，電抗器外殼的振動幅度大小和鐵芯、線圈二者之間的交變頻率是決定10kV干式鐵心并聯電抗器的振動幅度的最主要因素。如果人為的改變10kV干式鐵心并聯電抗器外部金屬殼振動的頻率，的確可以在一定程度上將其和電抗器里面的鐵芯之前的振動減小，但由于電場力所造成的10kV干式鐵心并聯電抗器和外部鐵芯的振動問題卻不能得到緩解[1]。

二、10kV干式鐵心并聯電抗器自身振動問題可產生的危害

10kV干式鐵心并聯電抗器本身的組成結構及工作原理所造成的振動問題是無法完全消除的。這種一定頻率下的振動會在電網工程的施工及使用過程中對周圍環境和人身安全造成一定的威脅，危害的類型主要包括以下幾個方面：設備的安全等級降級、10kV干式鐵心并聯電抗器使用壽命減少、一定的噪音污染等[2]。

第一，設備的安全等級降級。長期的振動會導致并聯電抗器地零件發生松動，當電壓增大到某一值之后，會引起電阻的增大從而導致跳閘的情況發生，甚至有可能引起火災失誤，危害供電范圍內人員的人身財產安全。新華社曾經報道這樣一起重大事故。河南省某變電廠在對10kV干式鐵心并聯電抗器進行安全質量檢查時，由于機械故障導致改10kV干式鐵心并聯電抗器劇烈的振動，同時有巨大的噪音傳出，冒出滾滾濃煙。在一聲爆炸般的巨響后故障的并聯電抗器完全死機，停止了運轉。后來，在勘察事故發生現場的時候，有專家指出，此次事故發生的主要原因為10kV干式鐵心并聯電抗器常年為保養維修，導致有兩個螺絲松動脫落，導致接口處的共振問題加重。強烈的共振摩擦加大了電阻，導致電流在電路中產生了大量的熱量，而發熱又會導致振動的加強，從而進行一系列的惡性循環，最終引起10kV干式鐵心并聯電抗器的爆炸{3}。

第二，10kV干式鐵心并聯電抗器使用壽命減少。長期穩定并高頻率的振動會使10kV干式鐵心并聯電抗器的鐵芯存在位置發生偏移、構建脫落等安全隱患，如果長期這樣下去不進行定期的維修，將會導致10kV干式鐵心并聯電抗器的徹底損壞。

第三，一定的噪音污染。產生這種噪聲的直接原因為電抗器的震動，而根本原因則是10kV干式鐵心并聯電抗器本事的設計結構，無法根除，只能盡可能的減弱。電抗器自身共振所產生的噪音主要分為兩類：外部噪音和內部噪音。外部噪音是指由于鐵芯的振動傳遞到了外殼上導致鐵芯和外殼二者的相互撞擊發出的撞擊聲。內部噪聲是指由外殼和內芯之間的電磁現象所引起的高頻率噪音。不管是內部噪音還是外部噪音，均可以對供電范圍內的生物造成一定程度上的電磁輻射，影響了人正常的生活和工作。

三、振動問題的解決方法

第一，優化內部結構。要想進行內部結構的優化，首先就要想辦法減小10kV干式鐵心并聯電抗器的空隙。電抗器外固定的鐵餅和內部的鐵芯之間存在的空隙是引起力量差距、導致共振的最主要原因。已經有專家發表相關的論文聲明只要減小空隙的大小就可以有效的控制10kV干式鐵心并聯電抗器的共振問題。例如，在四川杉江電抗器有限公司新研發出來的10kV干式鐵心并聯電抗器中，就講加外力壓縮的填充物塞入到鐵芯和外殼的空隙中，從而相對來說減小間隙。此外，填充物品的相對質量與導電性、密度等物理特性也會在一定程度上影響共振幅度。所以在實際情況中，所選擇的填充物一般都是價錢較便宜、密度較低、導電性較差的物體。下圖是在靜態條件下對10kV干式鐵心并聯電抗器振動頻率的測試數據圖：

再者，要選擇合適的方法使內部的鐵芯穩固，從而降低10kV干式鐵心并聯電抗器整體的振動幅度。經大量的實踐總結出，若在電抗器組裝鐵芯這一步驟中采用精細的焊接方法加以固定，可大大降低因共振鐵圈脫落導致事故的發生率。

另外，10kV干式鐵心并聯電抗器的構成零件和油箱的距離長度與總體的振動頻率大小有著一定的數據關聯。距離越遠，振動越明顯；距離越近，振動越弱。所以，正確的設計油箱數量及位置可以大大減弱10kV干式鐵心并聯電抗器機體整體的振動。而且，郵箱的油量大小也對電抗器的振動有著一定的影響所以在實際的生產工作中，要經常檢查油量的多少，保證機體的運行質量。

第二，優化外部結構。隨著10kV干式鐵心并聯電抗器使用數量的增加，即使當初經過特殊焊接固定的地方依然可能會出現脫離、開裂等問題，增加潛在隱患發生的可能。想要杜絕這些細節方面的小問題，唯一的方法就是加強日常的管理和保養，定期安排專業人士對機體進行檢查和修復。其次，要定期強化10kV干式鐵心并聯電抗器內部零件的連接，采用焊接等方式固定內芯，這是使電抗器的共振頻率大大降低的很有效的途徑。如下圖，顯示的是電抗器內部共振頻率的響應數值大小，可以看出在101Hz的時候，震動振動幅值使最大的，在現實的工程中應盡量避開。

綜上所述，近年來不斷發生的各件重大事故及案件造成了數量巨大的人員傷亡及經濟損失，對社會造成了極其惡劣的影響。這些事故的發生在時刻的提醒我們務必要重視對10kV干式鐵心并聯電抗器研究，因為只有更進一步、更加深入地了解10kV干式鐵心并聯電抗器的工作原理及其產生振動的原因，才能在日后的工作中采取更加有效的措施來減少10kV干式鐵心并聯電抗器所存在的振動問題對人身及環境的影響。

參考文獻：

[1]解煒衛. 關于10kV干式鐵心并聯電抗器典型缺陷分析與原因探討[J]. 華東科技：學術版， 2017，3（7）：204-204.

[2]梁東旭. 關于降低樹脂澆注干式變壓器、干式鐵心電抗器噪聲的探討[J]. 電氣工程學報， 20016，43（5）：42-43.

[3]陳青恒， 馬宏彬， 何金良. 直流偏磁引起的500kV電力變壓器振動和噪聲的現場測量與分析[J]. 高壓電器， 2017，45（3）：93-96.