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直流輸電越來越普及。
是目前遠距離、大規模輸電的成熟技術。
然而,直流輸電也會有一些副產品、副作用 ,值得關注。
其中直流偏磁引起的電力變壓器異常雜訊,比較常見。
變壓器雜訊
電力變壓器有雜訊是非常正常的。主要包括冷卻系統雜訊和本體雜訊。
冷卻系統雜訊來源於冷卻系統的風扇和油泵,這裡無需討論。
變壓器本體雜訊主要來源是,鐵芯硅鋼片在交變磁場作用下引起的磁滯伸縮,硅鋼片接縫處和疊片之間因漏磁而產生的電磁吸力使鐵心產生振動,以及繞組中負載電流產生的漏磁會引起繞組、油箱振動。
直流偏磁
直流輸電系統當運行於極地方式時,由於大地作為迴路,有直流電流流過。因此在接地極附近的交流電力變壓器,如果中性點接地,則會出現直流流入變壓器繞組的情況,如下圖所示。
電力變壓器繞組中含有直流,則易導致鐵芯處於飽和,工作在偏磁狀態,進而引起硅鋼片磁滯特性發生變化。
下圖為典型的磁滯曲線隨直流含量變化的數據圖,可見隨著直流含量的增加,硅鋼片的磁滯曲線特性峰值顯著增加。
另外直流偏磁,還會導致變壓器內部漏磁增加,硅鋼片之間,繞組、線匝之間電磁力增大,引起變壓器振動增加。
綜上,在直流偏磁的影響下,變壓器的雜訊會增加。
相對於電力變壓器正常的噪音,我傾向於把它稱作異常噪音。
直流偏磁引發噪音的特點
直流偏磁引起的電力變壓器異常噪音,歸納起來有幾個特點,大家可以關注。
一是雜訊大小與變壓器負荷沒有關聯;
二是雜訊非連續性,間斷性特點明顯,主要與直流輸電系統運行方式有關。比如雜訊增大幾個小時或者幾天,然後自行恢復正常。
三是雜訊變大可能伴隨變壓器溫度升高、無功損耗變大。
四是變壓器的油色譜等試驗數據正常。
直流偏磁引發雜訊的算例
變壓器因為直流偏磁產生的異常雜訊,有規範要求。
我們可以通過測量中性線的直流電流、變壓器正常雜訊和異常雜訊,近似判斷雜訊的增加是否與直流偏磁有關。
下圖為GB/T1094 變壓器聲級測定給出的,繞組中直流電流含量與變壓器聲級增加值之間的曲線關係。
假設,某三相電力變壓器發生間斷性雜訊異常增高。
變壓器高壓側額定電流472.4A,空載電流0.049%,折算為有名值為0.23A。
高壓側額定電流 | 空載電流百分比 | 空載電流有名值 |
472.4A | 0.049% | 0.23 |
測量變壓器高壓側中性線直流電流為0.6A,折算到單相繞組直流電流為0.2A,相對於空載電流的標幺值為0.87。
查看上面GB給定的曲線圖,變壓器雜訊的增加值約為10dB (A)。
這樣,如果變壓器雜訊異常與正常時的數據可以基本滿足以上的推算關係,可以作為直流偏磁引起電力變壓器雜訊異常增大的一個判據。
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