[摘要]變壓器在正常運行或出現(xiàn)故障時會發(fā)出不同的聲響。本文以XX水電站主變壓器聲響異常情況，對產(chǎn)生的原因作簡要的分析，并提出了XX水電站通過采用增加主變中性點接地點的方式解決該問題，對因較小直流分量造成的主變聲響異常處理具有一定的參考作用。

[關(guān)鍵詞]主變壓器；聲響；措施

XX水電站是甌江流域水電梯級開發(fā)規(guī)劃中的重要骨干電站，電站以發(fā)電為主，兼顧防洪及其他綜合利用效益，是一座具有多年調(diào)節(jié)能力的大型水電站。電站主要擔(dān)負(fù)浙江省電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相及黑啟動電源。目前，該電站所有機組已投入商業(yè)運行，年發(fā)電量約10億度。

一、一次主接線系統(tǒng)及運行方式

XX水電站一次主接線系統(tǒng)如圖1所示，3臺200MW水輪發(fā)電機組，發(fā)電機變壓器組單元接線，220kV系統(tǒng)雙母線接線，兩條出線。雙母線正常運行時并列運行，220kV開關(guān)站作為M變電站和N變電站的聯(lián)絡(luò)站。

正常運行時，#1主變、#3主變、MX線正母運行；#2主變、NX線副母運行；#1主變220kV中性點接地運行，#2、#3主變220kV中性點不接地運行。

二、主變壓器聲響異常情況

XX水電站2011年2月18日、11月1日、2012年1月3日、1月25日、3月27日先后多次出現(xiàn)主變聲響異常，較正常運行主變電磁聲大，持續(xù)時間10分鐘至140分鐘不等，多為20分鐘左右后異音消失。

現(xiàn)場檢查主變一次設(shè)備，主變氣體在線監(jiān)測裝置各項數(shù)據(jù)顯示均在正常范圍內(nèi)，并取油樣送中試所及烏溪江電廠進行主變油色譜分析無異常，各項數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)。后續(xù)進行的主變小修各項試驗數(shù)據(jù)正常。表明主變本體及附屬部件狀況良好。

三、原因分析

XX水電站主變壓器是中國常州東芝變壓器有限公司生產(chǎn)的，三相強迫油循環(huán)風(fēng)冷的變壓器，雙繞組，三相共體三柱式變壓器，容量240MVA，型號：SFP-240000/220。

主變壓器是電站中的主要設(shè)備，其運行狀態(tài)對電站發(fā)電機輸送電能及220kV系統(tǒng)影響極大。在對變壓器運行狀況進行日常巡視過程中，從變壓器內(nèi)發(fā)出聲響情況，可初步判斷其運行狀況是否正常。當(dāng)發(fā)出不正常聲響時，即可能存在故障和隱患。根據(jù)聲響作出正確判斷，有些故障必須立即停電處理，有些故障不必立即停電處理。在運行記錄中記載清楚，提醒值班人員注意，并向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)匯報，待月檢或年檢時進行處理。

變壓器正常運行時，在50Hz的交流電流作用下，鐵心和線圈做100Hz的振動，發(fā)出均勻的“嗡嗡”聲，噪聲在40dB以下，聲響的強弱正比于負(fù)荷電流的大小。XX水電站主變壓器出現(xiàn)異常聲響時，發(fā)出“嗷嗷”聲，現(xiàn)場測試噪聲在80dB以上。中性點接地運行的主變壓器聲響較大，中性點不接地運行的主變壓器異常聲響不明顯。

引起主變異常聲音的因素主要有以下幾種：1）鐵心失去固定。如果是鐵心與主變外殼之間的固定部件發(fā)生變形或偏移所致，異常聲音應(yīng)一直響而非間斷性的；2）主變過勵磁。主變通過220kV 開關(guān)充電，發(fā)電機帶主變零起升壓，電壓升至額定值時，由于勵磁涌流的影響，會有較大的異常聲響出現(xiàn)，一般持續(xù)1分鐘后異音消失。根據(jù)主變出現(xiàn)異常聲響時監(jiān)控系統(tǒng)歷史記錄，當(dāng)時電壓、頻率均正常，可排除主變因過勵磁出現(xiàn)異常；3）主變壓器內(nèi)鐵銹堆積在部分鐵軛上，從而在電磁力的作用下產(chǎn)生振動，發(fā)出異常聲響。由于變壓器負(fù)載和周圍環(huán)境溫度的變化，使主變絕緣油的油面線發(fā)生變化，因此，水蒸汽伴隨空氣一并被吸入主變壓器內(nèi)，凝成水珠，促使變壓器內(nèi)部氧化生銹，隨著積聚程度加劇，會落到主變壓器的下部。這種情況還會導(dǎo)致變壓器油雜質(zhì)增多、油質(zhì)惡化。通過歷次油化驗數(shù)據(jù)可排除此種原因造成的主變聲響異常；4）高頻諧波的影響。麗水地區(qū)小水電較多，地區(qū)電網(wǎng)高次諧波水平較高，通過大地影響該水電站中性點接地主變。小水電一般安排發(fā)峰電，白天有大量小水電并網(wǎng)運行，若由此造成的影響，主變出現(xiàn)異常應(yīng)是在白天并持續(xù)較長的時間；但該水電站主變出現(xiàn)異音為短時間斷性的，并有多次是出現(xiàn)在凌晨兩、三點之間。從中試所在該水電站主變高壓側(cè)安裝錄波儀錄波情況看，未發(fā)現(xiàn)有高幅值諧波情況；5）直流分量的影響。

直流偏磁對主變運行的影響：典型的鐵心磁化曲線如圖2所示：

其中I0是勵磁電流，Idc是直流電流，B是鐵心磁通密度，Bdc是直流磁通密度。當(dāng)Bac和B已知即可算出Bdc。從圖2可知，在主變直流偏磁時，主變鐵心運行點接近飽和區(qū)域，鐵心產(chǎn)生異常振動，發(fā)出異常聲音，勵磁電流中有較高的諧波分量，使主變損耗增加且局部發(fā)熱，使主變壓器油質(zhì)分解，嚴(yán)重危及主變正常運行。

產(chǎn)生主變直流分量的來源有：

1）超高壓直流輸電系統(tǒng)單極運行時，大地作為通路傳輸大電流，對電流入地點附近的變壓器產(chǎn)生影響，10kM以內(nèi)影響較大，直流分量通過中性點接地的主變器與系統(tǒng)形成回路，變壓器出現(xiàn)較大的異常聲響。據(jù)了解離該水電站較近的超高壓直流換流站在上海，嘉興地區(qū)的變壓器影響較大，有主變出現(xiàn)較大異常聲響。該水電站距上海直線距離約400kM，直流輸電系統(tǒng)對其有一定影響，有多次出現(xiàn)異常時，直流系統(tǒng)做單極試驗的時間相吻合，影響程度需進一步確定。

2）鐵路直流電荷的影響。鐵路直流電荷通過主變中性點注入變壓器，使其產(chǎn)生直流偏磁，產(chǎn)生異常聲響。該水電站至金麗溫鐵路青田湖邊段鐵路，直線距離約18kM。影響程度需進一步研究。

3）太陽磁暴的影響。XX水電站兩條出線分別送至溫州M變電所和N變電所約70kM（東西走向直線距離約60kM），當(dāng)有太陽磁暴爆發(fā)時地球磁場發(fā)生突變，地磁場水平分量切割220kV線路（東西走向）與大地這個平面在長線路感應(yīng)出電荷，這些電荷需經(jīng)通道流入大地，一個通道是線路對側(cè)接地主變中性點，二是該水電站接地主變中性點，故長線路感應(yīng)出電荷通過線路兩側(cè)接地主變的中性點注入大地形成回路，該電流中有很大成分的直流分量（變化緩慢的交流電流）。當(dāng)這個直流分量大到使主變鐵心接近飽和（該水電站主變?yōu)槿喙搀w、外鐵型變壓器，鐵心小易飽和），產(chǎn)生異常振動并發(fā)出異常聲音。曾經(jīng)在2001年，太陽磁暴活動頻繁，使得上和500kV變電所主變、日本東京電力公司的新榛名110kV主變就同時多次出現(xiàn)主變聲音異常。

四、采取措施

（1）鑒于流入XX水電站的直流分量具有偶發(fā)間歇性，且直流分量有效值不大，考慮采取增加主變中性點接地點的方式，達到分流的目的，從而使得若流入單臺主變的直流分量減小，主變鐵心不出現(xiàn)飽和，不易發(fā)生直流偏磁現(xiàn)象。采取措施后的運行方式如圖3所示。

（2）永久增加主變中性點接地點后，#2、#3主變高壓側(cè)接地零序保護投入運行，#2、#3主變高壓側(cè)不接地零序保護退出運行。電站內(nèi)及區(qū)域220kV系統(tǒng)零序保護需要重新計算，經(jīng)驗算，中性點運行方式改變后，原整定的零序保護值靈敏度仍能滿足靈敏度的要求，故不需更改220kV系統(tǒng)零序保護定值。

五、結(jié)語

該方案實施后，XX水電站至今未發(fā)現(xiàn)有運行主變發(fā)出異常聲響的情況。對于因直流偏磁引起主變異常聲響，在直流分量較小的廠站，可以應(yīng)用增加主變中性點接地點的的方式解決。若直流分量較大，通過主變壓器分流無法解決，或是增加接地點后，零序保護配合困難時，考慮采用在主變中性點加裝隔離直流的措施。

參考文獻

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[2]王平.變壓器內(nèi)發(fā)出聲響的判斷及處理方法[J].變壓器.2007，44（9）：64-65.

作者簡介

1周朗（1984-），男，大學(xué)本科，助理工程師，從事水力發(fā)電廠生產(chǎn)運行工作。

2林浩（1983-），男，大學(xué)本科，助理工程師，從事水力發(fā)電廠生產(chǎn)運行工作。