隨著跨區域長距離輸變電工程的建設及電壓等級的不斷提高,輸電線路的充電電容顯著增大。為了補償線路充電功率,抑制系統工頻過電壓,保證系統的安全穩定運行,高壓串聯電抗器是超高壓電網中必不可少的電氣設備。

     西北電網750kV官亭至蘭州東輸變電示范工程是中國目前電壓等級最高的輸變電工程,該工程于2005年9月26日投入運行。作為示范工程起點的官亭變電站內裝設了一組容量為300Mvar的750kV高壓串聯電抗器,該組電抗器通過隔離開關并聯在750kV官東Ⅰ線上,其中性點經小電抗接地。

     2005年9月21日,在750kV輸變電示范工程系統調試過程中,發現官亭變電站750kV2號高壓串聯電抗器A、B、C三相振動均有多個超標點(出廠試驗數據合格)。為了限制高壓串聯電抗器的振動,在生產廠家、陜西電科院等單位的配合下,西北電網公司采取了一系列的減振措施,并且,為了掌握電抗器振動的具體狀況,對電抗器的振動進行了嚴密的跟蹤監測。

     電抗器噪音產生的機理

     電抗器之所以會產生噪音,這是由其本身的結構所決定的。鐵芯高壓串聯電抗器的中心問題是鐵芯特殊和漏磁,由此易帶來振動較大和局部過熱問題,威脅設備及電網的安全運行,迄今為止,振動和過熱仍是鐵芯電抗器的2個世界性難題。因此,如何減小振動和克服局部過熱就成為各制造廠家研制高壓串聯電抗器的重點課題。

     在空心線圈中插入鐵磁材料,即可提供更大電感,這是鐵芯電抗器的由來。高電壓、大容量并聯電抗器要獲得較大并且在一定條件下趨于穩定的電抗,那么必須在鐵芯電抗器的鐵芯上串聯許多氣隙,用于增大磁阻、限制磁飽和的影響,這勢必帶來較之變壓器大得多的振動問題和漏磁問題。變壓器一、二次繞組總是互相去磁,而電抗器只有一個繞組,沒有與其平衡的二次繞組,再加上其氣隙的影響,所以鐵芯電抗器漏磁通較大,若處理不好,大量的漏磁通會在部件中產生環流,引起局部過熱,加速絕緣油分解劣化,造成事故。

     電抗器由于鐵芯柱的分段,各段分別產生磁極,使鐵芯餅之間存在著磁吸引力,這些磁吸引力會引起額外的振動和噪聲。由鐵芯餅、墊塊和鐵軛組成的系統還有可能出現機械共振現象,因此電抗器的振動和噪聲都較大。在工頻電壓、電流情況下,交變的磁勢產生的磁場、鐵芯磁密是交變的。電抗器各相鄰鐵芯餅之間任何瞬間都是異性磁極相鄰,所以其間的磁場力為吸引力,且其大小與磁密的平方成正比。在交變磁場的作用下,相鄰鐵芯餅之間的吸引力在零與最大值之間以2倍于電源頻率(50Hz)的頻率交變,從而造成鐵芯餅彈性變形的交變而產生機械振動,振動頻率為100Hz。

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