一、概述
某500kv安装了9台俄罗斯电工厂生产的500kv并联电抗器,型号为ρομбс-60000/550。投运后,这批电抗器中的6台存在较严重的缺陷,主要表现为噪音大,振动值超标(合同规定值),油色谱值异常增大。其中,一线b、c相,二线的a、b、c相,三线的b相存在油色谱氢、总烃超标,有微量乙炔;一线b、c相,二线的b、c相机壳上测得的振动数据超标。
设备订货合同规定,电抗器的振动取壳体振动位移峰—峰值,在1.15额定电压下,电抗器外壳上的最大振动值不超过100μm。
按照厂家的规定,每台电抗器振动的测量点共计32个,测点布置在离电抗器基础1.5m的同一横剖面上。
二、问题的提出:
三线最先投入运行,该线路上的3台电抗器运行正常。1999年7月6日,一线投入运行,投运后其中b、c相电抗器油色谱总烃值不断上升,并大大超过《电力设备预防性试验规程》规定的注意值,其具体数据见如下二表:
一线b相单位:ppm
日期 | h2 | co | co2 | ch4 | c2h4 | c2h6 | c2h2 | 总烃 |
99.04.22 | 5.9 | 48.3 | 131.0 | 1.4 | 0.9 | 1.1 | 0.00 | 3.4 |
99.07.07 | 86.0 | 148.0 | 529.0 | 87.5 | 2.2 | 18.5 | 0.31 | 108.6 |
99.10.09 | 277.1 | 358.6 | 1787.5 | 281.0 | 4.6 | 150.8 | 0.50 | 437.5 |
99.12.06 | 386.7 | 330.2 | 1381.4 | 381.3 | 6.8 | 85.6 | 0.77 | 474.6 |
00.02.17 | 379.7 | 349.2 | 1486.5 | 455.1 | 11.0 | 112.0 | 1.07 | 579.2 |
00.04.17 | 473.2 | 350.4 | 1719.1 | 592.8 | 17.8 | 180.2 | 1.32 | 792.2 |
00.06.05 | 459.4 | 423.8 | 2814.9 | 680.9 | 19.9 | 195.0 | 1.56 | 897.4 |
一线c相单位:ppm
日期 | h2 | co | co2 | ch4 | c2h4 | c2h6 | c2h2 | 总烃 |
99.04.22 | 1.9 | 23.0 | 101.6 | 1.2 | 0.3 | 0.6 | 0.0 | 2.1 |
99.07.07 | 78.0 | 103.0 | 674.0 | 129.8 | 1.9 | 17.5 | 0.31 | 149.6 |
99.10.09 | 193.9 | 298.1 | 2268.9 | 393.0 | 4.6 | 90.7 | 0.50 | 488.9 |
99.12.06 | 254.4 | 284.0 | 1852.5 | 474.6 | 6.3 | 113.3 | 0.46 | 594.8 |
00.02.17 | 349.2 | 306.3 | 1932.7 | 443.5 | 7.7 | 124.8 | 0.00 | 576.2 |
00.04.17 | 410.5 | 336.5 | 2250.3 | 635.4 | 12.8 | 210.0 | 0.42 | 858.6 |
00.06.05 | 405.9 | 451.3 | 3514.8 | 708.4 | 13.9 | 226.3 | 0.77 | 949.4 |
根据色谱的三比值法判断,属于低温过热。
并且,这2台电抗器的振动和噪音也很大,振动幅值远远大于合同规定的100μm,其数据归纳如下:
项目 | 一线a相 | 一线b相 | 一线c相 | 三线c相 |
振动≥100点数 | 1 | 6 | 8 | 2 |
最大值(μm) | 110 | 170 | 197 | 118 |
为了电网的安全运行,决定用二线的电抗器更换了一线的b、c相电抗器。但是,换上的电抗器运行后,仍然存在类似的问题,振动值超标,电抗器运行几天后油色谱数据就超过了注意值。
由于一线b、c相,二线的b、c(原一线的b、c相)相电抗器电抗器的问题更为严重,主要对这4台电抗器进行消缺。
对每台电抗器吊罩两次,按吊罩次数分为第一次和第二次消缺。
四、第一次消缺
测量电抗器振动的同时,对振动进行了频谱分析,除由50hz电源产生100hz的机械振动外,还有倍频和高频振动。并且,振动值和电抗器的温度有一定的关系,在相同电压下,温度高,振动值高。
引起100hz机械振动的原因有以下几个方面:1、铁芯磁密选取过高;2、铁芯装配时压紧压力不够;3、支撑铁芯的解振弹簧解振效果不好;4、机械共振。出厂试验的振动值都低于100μm,第1原因可以排除。
引起倍频和高频振动的原因有2个:1、电源高频谐波引起;2、高频谐振。测量500kv系统谐波后,排除了由于电源谐波引起的倍频和高频机械振动的可能。
归纳起来,引起电抗器外壳振动大的原因为:1、铁芯装配时压紧压力不够;2、支撑铁芯的解振弹簧解振效果不好;3、谐振。
电抗器产生低温过热的原因理论上有以下点:1、由于电抗器的漏磁大,在电抗器的金属附件上产生涡流损耗引起的;2、穿芯螺栓或铁芯上的钢夹件绝缘不良,形成环流;3、铁芯金属部件接地不良,在电场作用下悬浮放电或接地回路电阻过大产生过热。通过红外线成像仪测试,在电抗器外壳没有发现局部过热,电抗器的低温过热应该在内部。
通过以上分析,决定对电抗器进行吊芯检查处理,主要检修内容是:1、改变了支撑铁芯的解振弹簧的结构,加强了解振弹簧的刚度,加长了弹簧的长度;2、紧固上下拉紧铁芯的7颗大螺栓,使铁芯更加紧固;3、在电抗器外壳加焊槽钢和钢板,改变外壳的强度和固有振动频率;4、测量穿芯螺栓的绝缘电阻。由于检查铁芯钢夹件是否有多点接地比较困难,只检查钢夹件的接地情况。
检查中发现上下拉紧铁芯的部分螺丝松动,螺冒有过热现象,其它部位没有发生明显的局部过热。穿芯螺栓绝缘电阻良好。铁芯上的钢夹件接地电阻用万用表测量不通,用500v的绝缘表测量电阻很低,当时,错误地估计是油膜造成的接地不良。
处理后,振动虽有明显的减少,仍然超标,油色谱超标的问题也未能解决。加焊钢板后反而使振动增大。
通过处理后电抗器的振动和色谱数据如下:
一线b相电抗器
日期 | 氢 | 甲烷 | 乙炔 | 总烃 | 大于100μm点数 | 最大振动值 | 备注 |
2000.7.21 | 46.9 | 129 | 0.19 | 162 | 4 | 208 | 投运后 |
2000.10.9 | 167.5 | 416.3 | 0.31 | 532 | 3 | 115 | 焊槽钢后 |
2000.10.23 | 174.3 | 433.5 | 0.25 | 548.3 | 6 | 148 | 焊钢板后 |
2000.11.9 | 189.0 | 497.4 | 0.34 | 630.8 |
一线c相电抗器
日期 | 氢 | 甲烷 | 乙炔 | 总烃 | 大于100μm点数 | 最大振动值 | 备注 |
2000.7.21 | 32.5 | 84.3 | 0.25 | 108.2 | 3 | 138 | 投运后 |
2000.10.9 | 100.0 | 309 | 0.34 | 393.5 | 3 | 100 | 焊槽钢后 |
2000.11.9 | 126.9 | 382.6 | 0.33 | 484.4 |
二线b相电抗器
日期 | 氢 | 甲烷 | 乙炔 | 总烃 | 大于100μm点数 | 最大振动值 | 备注 |
2000.5.30 | 8 | 217 | 移动前 |
2000.8.9 | 16.2 | 66.1 | 0.16 | 91.3 | 8 | 190 | 投运后 |
2000.9.10 | 9.9 | 19.4 | 0.00 | 22.4 | 9 | 175 | 吊芯后 |
2000.11.1 | 125.6 | 173.6 | 0.27 | 220.7 | 5 | 190 | 焊槽钢 |
2000.11.9 | 127.8 | 183.7 | 0.28 | 232.2 |
二线c相电抗器
日期 | 氢 | 甲烷 | 乙炔 | 总烃 | 大于100μm点数 | 最大振动值 | 备注 |
2000.5.30 | 10 | 178 | 移动前 |
2000.8.9 | 15.8 | 52.7 | 0.24 | 70.1 | 10 | 180 | 投运后 |
2000.9.10 | 12.5 | 24.1 | 0.14 | 30.9 | 8 | 175 | 吊芯后 |
2000.11.1 | 135.1 | 221.9 | 0.25 | 280.8 | 5 | 170 | 焊槽钢 |
2000.11.9 | 149.3 | 235.7 | 0.25 | 295.6 |
五、第二次消缺
由于第一次对电抗器的处理未达到预期的效果,在分析第一次吊芯检查的情况的基础上,认为:1、铁芯钢夹件接地回路存在一定的问题。2、中间铁芯与上铁轭之间的间隙过大,致使电抗器的振动和噪音大。从2001年3月25日至2001年5月2日,对电抗器进行了第二次吊罩检查处理。将一线和二线的b、c相电抗器铁芯进行了检查处理,主要情况如下:1、在磁垫圈和铁轭之间安装了2mm厚的环氧树脂板。2、铁芯夹件都存在接地不良,主要原因是钢夹件接地的角铁有油漆,造成接地不良,有明显的过热烧焦现象,可能是引起油色谱超标的主要原因。3、压铁芯的七颗大螺杆和顶部的压板的接地有较大的缺陷,电抗器在工厂组装时,在弹簧的下面错误地加了一块绝缘纸板,造成压铁芯的7颗螺杆和顶部的钢压板没有接地,虽然二线c相电抗器没有这张多余的绝缘纸板,但是由于这部分钢板表面有油漆,也可能存在接地不良,这部分的油漆已除掉。
4、环氧树脂板加在横向铁轭与中间铁柱交接处, b相电抗器出厂时多加了半块环氧树脂板。
电抗器经过第二次吊罩处理,其振动大、色谱超标的缺陷得以较为满意的消除,投运后的运行情况如下:
⑴、振动情况
与第一次吊罩处理后的对比数据见下表:
一线b相电抗器
日期 | 最大值 | 平均值 | 大于100的点数 |
2000年10月9日 | 110 | 54.9 | 3 |
2001年5月2日 | 100 | 41.7 | 1(100μm左右) |
一线c相电抗器
日期 | 最大值 | 平均值 | 大于100的点数 |
2000年10月9日 | 100 | 53 | 3 |
2001年5月2日 | 66 | 34.7 | 0 |
二线b相电抗器
日期 | 最大值 | 平均值 | 大于100的点数 |
2000年12月26日 | 231 | 63 | 5 |
2001年4月13日 | 130 | 41 | 1(100μm左右) |
二线c相电抗器
日期 | 最大值 | 平均值 | 大于100的点数 |
2000年12月26日 | 208 | 56 | 3 |
2001年4月13日 | 127 | 39 | 0 |
从以上四表可以看出,通过这次处理后电抗器的振动有明显的好转,基本上满足合同的要求。
⑵、油色谱数据
四台电抗器的油色谱数据见以下四表,为了便于比较,表中同时列出了第一次吊罩处理后(2000年)的数据。从这几次结果相互比较可以看出,油色谱数据增长速度有所降低。由于电抗器绝缘中有部分残油,这部分残油没有经过脱气处理,其总烃含量较高,电抗器运行后,与处理过的油进行交换,油色谱会有所增加,估计增加到一定数值后会稳定下来。
一线b相电抗器色谱数据单位:ppm
日期 | ch4 | c2h4 | c2h6 | c2h2 | h2 | co | co2 | 总烃 |
2000.7.2 | 0.54 | 0.34 | 0.23 | 0.00 | 0.00 | 5.53 | 152.21 | 1.11 |
2000.7.5 | 6.5 | 0.45 | 1.72 | 0.00 | 4.4 | 16.86 | 182.6 | 8.67 |
2000.7.8 | 29.4 | 0.46 | 7.49 | 0.14 | 15.1 | 45.66 | 397.3 | 38.1 |
2000.7.14 | 71.00 | 1.58 | 18.79 | 0.12 | 25.63 | 64.35 | 528.8 | 91.49 |
2000.7.19 | 100.53 | 1.92 | 26.08 | 0.19 | 39.79 | 83.52 | 738.29 | 128.71 |
2001.4.30 | 3.1 | 0.3 | 0.3 | 0.07 | 11.2 | 2.9 | 52.9 | 4.8 |
2001.5.2 | 8.7 | 0.5 | 2.9 | 0.00 | 171.6 | 5.6 | 71.2 | 12.1 |
2001.5.5 | 21.6 | 0.8 | 5.7 | 0.1 | 87.3 | 21.4 | 239.0 | 28.2 |
2001.5.15 | 43.75 | 1.43 | 9.66 | 0.26 | 96.01 | 44.79 | 550.87 | 55.1 |
2001.6.28 | 61.4 | 1.76 | 13.74 | 0.35 | 34.1 | 99.7 | 971.2 | 77.2 |
2001.9.2 |
一线c相电抗器色谱数据单位:ppm
日期 | ch4 | c2h4 | c2h6 | c2h2 | h2 | co | co2 | 总烃 |
2000.7.2 | 0.81 | 0.24 | 0.37 | 0.00 | 0.00 | 3.98 | 117.8 | 1.42 |
2000.7.5 | 3.49 | 0.34 | 1.05 | 0.00 | 2.84 | 11.07 | 163.02 | 4.88 |
2000.7.8 | 17.64 | 0.81 | 4.59 | 0.13 | 10.79 | 31.75 | 380.89 | 23.17 |
2000.7.14 | 47.32 | 1.31 | 12.51 | 0.17 | 19.40 | 50.17 | 540.49 | 61.31 |
2000.7.19 | 74.63 | 1.97 | 20.03 | 0.23 | 26.04 | 65.22 | 750.71 | 96.86 |
2001.4.28 | 7.5 | 0.3 | 4.0 | 0.0 | 41.9 | 3.6 | 119.0 | 11.8 |
2001.5.2 | 10.8 | 0.3 | 4.8 | 0.00 | 329.1 | 5.2 | 150.9 | 15.9 |
2001.5.5 | 27.1 | 0.7 | 6.8 | 0.08 | 180.2 | 18.8 | 290.9 | 34.6 |
2001.5.10 | 31.5 | 0.9 | 10.1 | 0.15 | 11.4 | 32.21 | 519.75 | 42.7 |
2001.5.15 | 38.14 | 1.23 | 11.13 | 0.17 | 173.5 | 37.3 | 711.36 | 50.67 |
2001.6.28 | 55.5 | 1.71 | 16.0 | 0.28 | 32.7 | 85.8 | 1556.2 | 73.5 |
2001.8.20 | 60.9 | 1.9 | 18.0 | 0.24 | 56.4 | 150.6 | 2399.4 | 81.2 |
二线b相电抗器油色谱数据单位:ppm
日期 | ch4 | c2h4 | c2h6 | c2h2 | h2 | co | co2 | 总烃 |
2000.9.7 | 1.4 | 0.1 | 0.6 | 0.00 | 3.0 | 5.0 | 64.9 | 2.1 |
2000.9.9 | 3.3 | 0.1 | 1.2 | 0.00 | 5.2 | 6.5 | 100.7 | 4.8 |
2000.9.13 | 26.7 | 0.5 | 6.8 | 0.00 | 15.8 | 27.1 | 372.6 | 33.9 |
2000.9.15 | 35.6 | 0.7 | 9.2 | 0.00 | 20.8 | 37.8 | 545.6 | 45.5 |
2001.4.7 | 1.7 | 0.3 | 0.9 | 0.00 | 6.8 | 1.3 | 197.1 | 2.9 |
2001.4.10 | 3.9 | 0.2 | 1.2 | 0.00 | 70.0 | 2.9 | 88.4 | 5.4 |
2001.4.12 | 8.7 | 0.3 | 2.3 | 0.00 | 23.5 | 12.9 | 244.5 | 11.3 |
2001.4.16 | 15.2 | 0.6 | 3.5 | 0.00 | 78.8 | 28.0 | 460.3 | 19.4 |
2001.6.28 | 55.1 | 2.6 | 13.0 | 0.20 | 32.0 | 167 | 2084 | 71.0 |
2001.8.20 | 64.2 | 3.3 | 16.6 | 0.20 | 40.8 | 291.4 | 3382.4 | 84.2 |
二线c相电抗器油色谱数据单位:ppm
日期 | ch4 | c2h4 | c2h6 | c2h2 | h2 | co | co2 | 总烃 |
2000.9.7 | 1.3 | 0.1 | 0.5 | 0.13 | 3.3 | 5.3 | 87.7 | 2.2 |
2000.9.9 | 6.9 | 0.3 | 1.8 | 0.18 | 6.2 | 6.9 | 162.7 | 9.2 |
2000.913 | 36.8 | 0.7 | 9.0 | 0.17 | 16.9 | 14.6 | 242.1 | 46.7 |
2000.9.15 | 42.6 | 0.8 | 10.9 | 0.20 | 23.7 | 20.7 | 368.4 | 54.5 |
2001.4.4 | 3.4 | 0.1 | 1.5 | 0.00 | 11.1 | 0.7 | 135.7 | 5.0 |
2001.4.10 | 4.9 | 0.2 | 1.9 | 0.00 | 10.8 | 1.6 | 78.2 | 6.9 |
2001.4.12 | 7.4 | 0.3 | 2.5 | 0.00 | 20.9 | 7.0 | 131.3 | 10.3 |
2001.4.16 | 12.3 | 0.5 | 3.6 | 0.00 | 12.7 | 17.1 | 210.4 | 16.4 |
2001.6.28 | 47.7 | 3.11 | 13.8 | 0.18 | 19.3 | 93.8 | 1248.3 | 64.9 |
2001.8.20 | 57.5 | 3.13 | 16.6 | 0.19 | 19.2 | 172.6 | 2188.4 | 77.4 |
六、结论
1、电抗器铁芯的压紧度、铁芯接触面的间隙大小对电抗器的振动影响较大。
2、铁芯夹件的接地不良会造成油色谱数据异常,出现低温过热。