摘要：750kV 高压电抗器是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
750kV电网是西北坚强电网主网架的重要组成部分，电抗器是在供电线路中提供补偿电容电流的电气设备，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的自励磁现象，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，为后期故障诊断和检修维护提供参考。
1.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，铁芯置于油箱中，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。
1.2电抗器产生振动原因
①磁致伸缩
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)。磁致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。
②电磁吸引力
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。
铁芯是电抗器的振源，其结构较复杂。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。
2.750kV 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。
图1 电抗器测点布置示意图
2.1布点原则
本文测试电抗器为中国西电集团BKD-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1#~12#（如图1）；照此规则在后侧设置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。
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。以 2 号高抗相为例，振动测试值见表 1。
图3 2号A相侧面测点振动幅值
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 电力设备交接试验标准》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2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。
3.2振动最大值
电抗器前面和背面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 3 所示。
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：
①750kV高压电抗器振动主要由内部铁芯振动引起，由于内部工频电流变化激励产生结构受迫振动，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。
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论文作者:高方亮
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/9
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