500kV电抗器振动和过热降低(一)
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摘要：某500kV安装了9台俄罗斯电工厂生产的500kV并联电抗器。投运后，这批电抗器中的6台存在较严重的缺陷，主要表现为噪音大，振动值超标，油色谱值异常增大。本文介绍了造成这些缺陷的原因和处理办法
关键词：500kV电抗器 铁芯
一、概述
某500kV安装了9台俄罗斯电工厂生产的500kV并联电抗器，型号为ΡΟΜБС-60000/550。投运后，这批电抗器中的6台存在较严重的缺陷，主要表现为噪音大，振动值超标（合同规定值），油色谱值异常增大。其中，一线B、C相，二线的A、B、C相，三线的B相存在油色谱氢、总烃超标，有微量乙炔；一线B、C相，二线的B、C相机壳上测得的振动数据超标。
设备订货合同规定，电抗器的振动取壳体振动位移峰―峰值，在1.15额定电压下，电抗器外壳上的最大振动值不超过100μm。
按照厂家的规定，每台电抗器振动的测量点共计32个，测点布置在离电抗器基础1.5m的同一横剖面上。
二、问题的提出：
三线最先投入运行，该线路上的3台电抗器运行正常。1999年7月6日，一线投入运行，投运后其中B、C相电抗器油色谱总烃值不断上升，并大大超过《电力设备预防性试验规程》规定的注意值，其具体数据见如下二表：
一线B相单位：ppm
日期
H2
CO
CO2
CH4
C2H4
C2H6
C2H2
总烃
99.04.22
5.9
48.3
131.0
1.4
0.9
1.1
0.00
3.4
99.07.07
86.0
148.0
529.0
87.5
2.2
18.5
0.31
108.6
99.10.09
277.1
358.6
1787.5
281.0
4.6
150.8
0.50
437.5
99.12.06
386.7
330.2
1381.4
381.3
6.8
85.6
0.77
474.6
00.02.17
379.7
349.2
1486.5
455.1
11.0
112.0
1.07
579.2
00.04.17
473.2
350.4
1719.1
592.8
17.8
180.2
1.32
792.2
00.06.05
459.4
423.8
2814.9
680.9
19.9
195.0
1.56
897.4
一线C相单位：ppm
日期
H2
CO
CO2
CH4
C2H4
C2H6
C2H2
总烃
99.04.22
1.9
23.0
101.6
1.2
0.3
0.6
0.0
2.1
99.07.07
78.0
103.0
674.0
129.8
1.9
17.5
0.31
149.6
99.10.09
193.9
298.1
2268.9
393.0
4.6
90.7
0.50
488.9
99.12.06
254.4
284.0
1852.5
474.6
6.3
113.3
0.46
594.8
00.02.17
349.2
306.3
1932.7
443.5
7.7
124.8
0.00
576.2
00.04.17
410.5
336.5
2250.3
635.4
12.8
210.0
0.42
858.6
00.06.05
405.9
451.3
3514.8
708.4
13.9
226.3
0.77
949.4
根据色谱的三比值法判断，属于低温过热。
并且，这2台电抗器的振动和噪音也很大，振动幅值远远大于合同规定的100μm，其数据归纳如下：
项目
一线A相
一线B相
一线C相
三线C相
振动≥100点数
1
6
8
2
最大值（μm）
110
170
197
118
为了电网的安全运行，决定用二线的电抗器更换了一线的B、C相电抗器。但是，换上的电抗器运行后，仍然存在类似的问题，振动值超标，电抗器运行几天后油色谱数据就超过了注意值。
由于一线B、C相，二线的B、C（原一线的B、C相）相电抗器电抗器的问题更为严重，主要对这4台电抗器进行消缺。
对每台电抗器吊罩两次，按吊罩次数分为第一次和第二次消缺。
四、第一次消缺
测量电抗器振动的同时，对振动进行了频谱分析，除由50Hz电源产生100Hz的机械振动外，还有倍频和高频振动。并且，振动值和电抗器的温度有一定的关系，在相同电压下，温度高，振动值高。
引起100Hz机械振动的原因有以下几个方面：1、铁芯磁密选取过高；2、铁芯装配时压紧压力不够；3、支撑铁芯的解振弹簧解振效果不好；4、机械共振。出厂试验的振动值都低于100μm，第1原因可以排除。
引起倍频和高频振动的原因有2个：1、电源高频谐波引起；2、高频谐振。测量500kV系统谐波后，排除了由于电源谐波引起的倍频和高频机械振动的可能。
归纳起来，引起电抗器外壳振动大的原因为：1、铁芯装配时压紧压力不够；2、支撑铁芯的解振弹簧解振效果不好；3、谐振。
电抗器产生低温过热的原因理论上有以下点：1、由于电抗器的漏磁大，在电抗器的金属附件上产生涡流损耗引起的；2、穿芯螺栓或铁芯上的钢夹件绝缘不良，形成环流；3、铁芯金属部件接地不良，在电场作用下悬浮放电或接地回路电阻过大产生过热。通过红外线成像仪测试，在电抗器外壳没有发现局部过热，电抗器的低温过热应该在内部。
通过以上分析，决定对电抗器进行吊芯检查处理，主要检修内容是：1、改变了支撑铁芯的解振弹簧的结构，加强了解振弹簧的刚度，加长了弹簧的长度；2、紧固上下拉紧铁芯的7颗大螺栓，使铁芯更加紧固；3、在电抗器外壳加焊槽钢和钢板，改变外壳的强度和固有振动频率；4、测量穿芯螺栓的绝缘电阻。由于检查铁芯钢夹件是否有多点接地比较困难，只检查钢夹件的接地情况。
检查中发现上下拉紧铁芯的部分螺丝松动，螺冒有过热现象，其它部位没有发生明显的局部过热。穿芯螺栓绝缘电阻良好。铁芯上的钢夹件接地电阻用万用表测量不通，用500V的绝缘表测量电阻很低，当时，错误地估计是油膜造成的接地不良。
处理后，振动虽有明显的减少，仍然超标，油色谱超标的问题也未能解决。加焊钢板后反而使振动增大。
通过处理后电抗器的振动和色谱数据如下：
一线B相电抗器
日期
氢
甲烷
乙炔
总烃
大于100μm点数
最大振动值
备注
2000.7.21
46.9
129
0.19
162
4
208
投运后
2000.10.9
167.5
416.3
0.31
532
3
115
焊槽钢后
2000.10.23
174.3
433.5
0.25
548.3
6
148
焊钢板后
2000.11.9
189.0
497.4
0.34
630.8
一线C相电抗器
日期
氢
甲烷
乙炔
总烃
大于100μm点数
最大振动值
备注
2000.7.21
32.5
84.3
0.25
108.2
3
138
投运后
2000.10.9
100.0
309
0.34
393.5
3
100
焊槽钢后
2000.11.9
126.9
382.6
0.33
484.4
二线B相电抗器
日期
氢
甲烷
乙炔
总烃
大于100μm点数
最大振动值
备注
2000.5.30
8
217
移动前
2000.8.9
16.2
66.1
0.16
91.3
8
190
投运后
2000.9.10
9.9
19.4
0.00
22.4
9
175
吊芯后
2000.11.1
125.6
173.6
0.27
220.7
5
190
焊槽钢
2000.11.9
127.8
183.7
0.28
232.2
二线C相电抗器
日期
氢
甲烷
乙炔
总烃
大于100μm点数
最大振动值
备注
2000.5.30
10
178
移动前
2000.8.9
15.8
52.7
0.24
70.1
10
180
投运后
2000.9.10
12.5
24.1
0.14
30.9
8
175
吊芯后
2000.11.1
135.1
221.9
0.25
280.8
5
170
焊槽钢
2000.11.9
149.3
235.7
0.25
295.6