直流偏磁与电力变压器异常噪声

文摘   科技   2024-11-19 07:55   河北  

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直流输电越来越普及。

是目前远距离、大规模输电的成熟技术。

然而,直流输电也会有一些副产品、副作用 ,值得关注。

其中直流偏磁引起的电力变压器异常噪声,比较常见。


变压器噪声

电力变压器有噪声是非常正常的。主要包括冷却系统噪声和本体噪声。

冷却系统噪声来源于冷却系统的风扇和油泵,这里无需讨论。

变压器本体噪声主要来源是,铁芯硅钢片在交变磁场作用下引起的磁滞伸缩,硅钢片接缝处和叠片之间因漏磁而产生的电磁吸力使铁心产生振动,以及绕组中负载电流产生的漏磁会引起绕组、油箱振动。


直流偏磁

直流输电系统当运行于极地方式时,由于大地作为回路,有直流电流流过。因此在接地极附近的交流电力变压器,如果中性点接地,则会出现直流流入变压器绕组的情况,如下图所示。


电力变压器绕组中含有直流,则易导致铁芯处于饱和,工作在偏磁状态,进而引起硅钢片磁滞特性发生变化。

下图为典型的磁滞曲线随直流含量变化的数据图,可见随着直流含量的增加,硅钢片的磁滞曲线特性峰值显著增加。

另外直流偏磁,还会导致变压器内部漏磁增加,硅钢片之间,绕组、线匝之间电磁力增大,引起变压器振动增加。

综上,在直流偏磁的影响下,变压器的噪声会增加。

相对于电力变压器正常的噪音,我倾向于把它称作异常噪音。


直流偏磁引发噪音的特点

直流偏磁引起的电力变压器异常噪音,归纳起来有几个特点,大家可以关注。

一是噪声大小与变压器负荷没有关联;

二是噪声非连续性,间断性特点明显,主要与直流输电系统运行方式有关。比如噪声增大几个小时或者几天,然后自行恢复正常。

三是噪声变大可能伴随变压器温度升高、无功损耗变大。

四是变压器的油色谱等试验数据正常。


直流偏磁引发噪声的算例

变压器因为直流偏磁产生的异常噪声,有规范要求。

我们可以通过测量中性线的直流电流、变压器正常噪声和异常噪声,近似判断噪声的增加是否与直流偏磁有关。

下图为GB/T1094 变压器声级测定给出的,绕组中直流电流含量与变压器声级增加值之间的曲线关系。


假设,某三相电力变压器发生间断性噪声异常增高。

变压器高压侧额定电流472.4A,空载电流0.049%,折算为有名值为0.23A。

高压侧额定电流

空载电流百分比

空载电流有名值

472.4A

0.049%

0.23

测量变压器高压侧中性线直流电流为0.6A,折算到单相绕组直流电流为0.2A,相对于空载电流的标幺值为0.87。

查看上面GB给定的曲线图,变压器噪声的增加值约为10dB (A)。

这样,如果变压器噪声异常与正常时的数据可以基本满足以上的推算关系,可以作为直流偏磁引起电力变压器噪声异常增大的一个判据。


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