对10kV干式铁心并联电抗器振动问题的几点探讨

李定煌

摘 要：随着现代化高科技的快速发展，技术人员已经能在配电工程中熟练地将并联电抗器尤其是10kV干式铁心并联电抗器使用到配电工程中，可是，10kV干式铁心并联电抗器在实际的应用中会有振动问题的产生，这会使设备关键部件产生电阻变大、零件松动等问题，若不能对所出现的这些情况采取及时的处理，不但会让所采用的设备出现不耐用、电网老化、电网安全性能大大降低等问题，还可能威胁使用人员的财产及人身安全，甚至会对周围一定范围内的生物造成辐射污染。所以，我们要加强对10kV干式铁心并联电抗器的认识和了解，从而理解和控制10kV干式铁心并联电抗器在运行过程中所出现的振动问题。

关键词：10KV干式铁心；并联电抗器；振动

一、10kV干式铁心并联电抗器发生振动的可能原因

第一、研究发现，在10kV干式铁心并联电抗器外缠绕的铁圈若在其中加入少量磁铁，或在铁芯中加入适量的气体间隙，能够使10kV干式铁心并联电抗器在实际工程过程中产生的电抗更加稳定，所产生的电感也更加强大。10kV干式铁心并联电抗器在正常工作情况下，外部缠绕的线圈会产生一定量的电流并在一定程度上影响电抗器内部的铁芯，引起外部线圈和内部铁芯一定频率的共振，当这种共振传到并联电抗器地外部时，将会引发10kV干式铁心并联电抗器整体的振动。10kV干式铁心并联电抗器的这种振动问题是在现实情况下存在并无法完全杜绝的，是由10kV干式铁心并联电抗器本身的工作原理及结构所决定的。经过科学家们大量的研究后发现，电抗器外壳的振动幅度大小和铁芯、线圈二者之间的交变频率是决定10kV干式铁心并联电抗器的振动幅度的最主要因素。如果人为的改变10kV干式铁心并联电抗器外部金属壳振动的频率，的确可以在一定程度上将其和电抗器里面的铁芯之前的振动减小，但由于电场力所造成的10kV干式铁心并联电抗器和外部铁芯的振动问题却不能得到缓解[1]。

二、10kV干式铁心并联电抗器自身振动问题可产生的危害

10kV干式铁心并联电抗器本身的组成结构及工作原理所造成的振动问题是无法完全消除的。这种一定频率下的振动会在电网工程的施工及使用过程中对周围环境和人身安全造成一定的威胁，危害的类型主要包括以下几个方面：设备的安全等级降级、10kV干式铁心并联电抗器使用寿命减少、一定的噪音污染等[2]。

第一，设备的安全等级降级。长期的振动会导致并联电抗器地零件发生松动，当电压增大到某一值之后，会引起电阻的增大从而导致跳闸的情况发生，甚至有可能引起火灾失误，危害供电范围内人员的人身财产安全。新华社曾经报道这样一起重大事故。河南省某变电厂在对10kV干式铁心并联电抗器进行安全质量检查时，由于机械故障导致改10kV干式铁心并联电抗器剧烈的振动，同时有巨大的噪音传出，冒出滚滚浓烟。在一声爆炸般的巨响后故障的并联电抗器完全死机，停止了运转。后来，在勘察事故发生现场的时候，有专家指出，此次事故发生的主要原因为10kV干式铁心并联电抗器常年为保养维修，导致有两个螺丝松动脱落，导致接口处的共振问题加重。强烈的共振摩擦加大了电阻，导致电流在电路中产生了大量的热量，而发热又会导致振动的加强，从而进行一系列的恶性循环，最终引起10kV干式铁心并联电抗器的爆炸{3}。

第二，10kV干式铁心并联电抗器使用寿命减少。长期稳定并高频率的振动会使10kV干式铁心并联电抗器的铁芯存在位置发生偏移、构建脱落等安全隐患，如果长期这样下去不进行定期的维修，将会导致10kV干式铁心并联电抗器的彻底损坏。

第三，一定的噪音污染。产生这种噪声的直接原因为电抗器的震动，而根本原因则是10kV干式铁心并联电抗器本事的设计结构，无法根除，只能尽可能的减弱。电抗器自身共振所产生的噪音主要分为两类：外部噪音和内部噪音。外部噪音是指由于铁芯的振动传递到了外壳上导致铁芯和外壳二者的相互撞击发出的撞击声。内部噪声是指由外壳和内芯之间的电磁现象所引起的高频率噪音。不管是内部噪音还是外部噪音，均可以对供电范围内的生物造成一定程度上的电磁辐射，影响了人正常的生活和工作。

三、振动问题的解决方法

第一，优化内部结构。要想进行内部结构的优化，首先就要想办法减小10kV干式铁心并联电抗器的空隙。电抗器外固定的铁饼和内部的铁芯之间存在的空隙是引起力量差距、导致共振的最主要原因。已经有专家发表相关的论文声明只要减小空隙的大小就可以有效的控制10kV干式铁心并联电抗器的共振问题。例如，在四川杉江电抗器有限公司新研发出来的10kV干式铁心并联电抗器中，就讲加外力压缩的填充物塞入到铁芯和外壳的空隙中，从而相对来说减小间隙。此外，填充物品的相对质量与导电性、密度等物理特性也会在一定程度上影响共振幅度。所以在实际情况中，所选择的填充物一般都是价钱较便宜、密度较低、导电性较差的物体。下图是在静态条件下对10kV干式铁心并联电抗器振动频率的测试数据图：

再者，要选择合适的方法使内部的铁芯稳固，从而降低10kV干式铁心并联电抗器整体的振动幅度。经大量的实践总结出，若在电抗器组装铁芯这一步骤中采用精细的焊接方法加以固定，可大大降低因共振鐵圈脱落导致事故的发生率。

另外，10kV干式铁心并联电抗器的构成零件和油箱的距离长度与总体的振动频率大小有着一定的数据关联。距离越远，振动越明显；距离越近，振动越弱。所以，正确的设计油箱数量及位置可以大大减弱10kV干式铁心并联电抗器机体整体的振动。而且，邮箱的油量大小也对电抗器的振动有着一定的影响所以在实际的生产工作中，要经常检查油量的多少，保证机体的运行质量。

第二，优化外部结构。随着10kV干式铁心并联电抗器使用数量的增加，即使当初经过特殊焊接固定的地方依然可能会出现脱离、开裂等问题，增加潜在隐患发生的可能。想要杜绝这些细节方面的小问题，唯一的方法就是加强日常的管理和保养，定期安排专业人士对机体进行检查和修复。其次，要定期强化10kV干式铁心并联电抗器内部零件的连接，采用焊接等方式固定内芯，这是使电抗器的共振频率大大降低的很有效的途径。如下图，显示的是电抗器内部共振频率的响应数值大小，可以看出在101Hz的时候，震动振动幅值使最大的，在现实的工程中应尽量避开。

综上所述，近年来不断发生的各件重大事故及案件造成了数量巨大的人员伤亡及经济损失，对社会造成了极其恶劣的影响。这些事故的发生在时刻的提醒我们务必要重视对10kV干式铁心并联电抗器研究，因为只有更进一步、更加深入地了解10kV干式铁心并联电抗器的工作原理及其产生振动的原因，才能在日后的工作中采取更加有效的措施来减少10kV干式铁心并联电抗器所存在的振动问题对人身及环境的影响。

参考文献：

[1]解炜卫. 关于10kV干式铁心并联电抗器典型缺陷分析与原因探讨[J]. 华东科技：学术版， 2017，3（7）：204-204.

[2]梁东旭. 关于降低树脂浇注干式变压器、干式铁心电抗器噪声的探讨[J]. 电气工程学报， 20016，43（5）：42-43.

[3]陈青恒， 马宏彬， 何金良. 直流偏磁引起的500kV电力变压器振动和噪声的现场测量与分析[J]. 高压电器， 2017，45（3）：93-96.