一起干式铁心串联电抗器噪音异常的现象分析上课讲义.doc

一起干式铁心串联电抗器噪音异常的现象分析

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一起干式铁心串联电抗器噪音异常的现象分析
杨建立，常会军，武成章
（河南许继电抗器有限公司）
引言
2006年，配套电容器公司反映，我公司供给天津变电站的三套10KV无功补偿装置中的干式铁心串联电抗器，其中一组电容器所配电抗器噪音异常，铁心发热严重，需进行处理。
事故现象
现场用红外测温仪及声级仪对电抗器做了测试，发现电抗器表面温度正常，为87℃，上铁轭温度很高，达到132℃。电抗器整体噪音 为76dB。而其余也是正在运行的两台同型号电抗器温度和噪音都正常。随后该电容器组退出运行，经检查，发现铁心柱内涂刷用于固定铁心饼的树脂已经开裂，并出现发黑碳化现象。用于整体固定的上下拉螺杆两端的双螺母也有几个脱落，可见电抗器整体振动幅度很大。
3、事故原因分析
针对事故现象值班人员调出当时的电抗器运行数据，并对电容器组的配置做了详细的了解，分析出引起此次事故的成因。
电容器公司供给用户的电容器组容量为3000kvar，配5％电抗率的电抗器，电抗器型号为CKSC-150/10-5，不带调容抽头。用户在使用时，由于线路不需要这么多的电容补偿，在电容器组接线时，只使用了2000kvar的电容器组，由于铁心电抗器不带调容抽头，电抗器仍然全容量投入运行。电抗器本体的参数如表1所示，10KV电容器组容量为2000kvar，其参数见表2。
表1电抗器参数
额定端电压V

额定电流A

额定电感mH

基波下的电坑值Ω

318

157

6.45

2.025

表2 10KV电容器驵参数
额定端电压KV

额定电流A

额定电容mF

基波下的容坑值Ω

11/√3

105

0.053

60.48

按照此配置计算，在相电流为105A时，电抗器的实际容量仅为67kvar，电抗率为3.35％。电抗器在低于额定电流下运行，反而产生如此大的噪音，只可能在某次谐波下发生了谐振，而电抗器的电抗率为3.35％时离5次谐波的谐波的谐振点接近。
理论上，在5次谐波的作用下，电抗器的额定电抗值为：
2.025Ω×5=10.125Ω
电容器组的容抗值为；
60.48Ω÷5=12.096Ω
电抗器标准JB/T5346-1998《串联电抗器》要求，电抗器的电抗值误差范围为0～+10％，电容器标准GB/T11要求电容器组的电容值误差范围为0～+10％。在实际制作过程中，我公司一般按照+5％，设计产品，电容器厂家大概也是如此，从电容器厂家的出产检验铭牌上也可以看出。所以，实际运行的产品在5次谐波下的电抗值为：
10.125Ω×1.05 =10.63Ω
电容器的容抗值为：
12.096÷1.05=11.52Ω
从上面的结果可以看出，电容器和电抗器在5次谐波下的电抗值非常接近，考虑制造误差，两者可能相等，这就造成两者在5次谐波下的串联谐振。从而在母线在很小的5次谐波电势下，产生很大的5次谐波电流，造成电抗器的铁磁谐振，引起上述现象。分析完后，在现场人员的配合下，又分别投入3000kvar的电容器组以及1000kvar的电容器组做了比较。从电流监视上面也可以看出；投入3000kvar的电容器组，其平均电流为156A；投入1000kvar的电容器组，其平均电流为54A，而且噪音正常。而投入2000kvar的电容器组的平均电流达到124.5A。所以其中至少有15A以上的等价5次谐波电流，而5次谐波电流是造成铁心铁磁共振的直接原因。
结束语
从以上分析可以看出，3000kvar的电容器组，配置5％的电抗率的铁心电抗器，不能直接将电容器组的容量改为2000kvar，因为这样使电容器组和电抗器易处于5次谐波下的串联谐振状态。
此次出现这种情况，是一种偶发事件，为解决该问题，我公司建议，该电抗器返厂维修。天津某变电站所订三套无功补偿装置，以后不能运行于2000kvar容量；如需调节容量运行，用户应配置带1/3、2/3容量抽头的铁心串联电抗器。该强电抗器维修完发给用户后，用户目前运行方式是3000kvar的电容器组全部投入运行，到目前为止，情况正常。
2011.9期

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