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特高壓并聯(lián)電抗器在電網(wǎng)中主要起無功補(bǔ)償、抑制工頻電壓升高的作用，作為特高壓變電站的主設(shè)備之一，對(duì)特高壓交流輸電網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。但是由于其工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并聯(lián)電抗器的振動(dòng)噪聲較變電站內(nèi)其他設(shè)備更為明顯，對(duì)變電站周邊的環(huán)境影響很大，同時(shí)長期振動(dòng)也會(huì)給設(shè)備的安全可靠運(yùn)行帶來風(fēng)險(xiǎn)。

工程上目前常用隔聲罩對(duì)電抗器的噪聲進(jìn)行治理，會(huì)實(shí)現(xiàn)20dB以上的降噪效果，有效地改善了廠界噪聲，但是其對(duì)電抗器本體振動(dòng)的改善無效果，且由此帶來的占地面積大、成本增加、檢修維護(hù)困難、消防隱患等問題不可忽視。因此對(duì)特高壓并聯(lián)電抗器的振動(dòng)進(jìn)行分析并從振源進(jìn)行控制十分必要。

目前對(duì)特高壓并聯(lián)電抗器振動(dòng)的研究主要集中于電抗器設(shè)備外部的試驗(yàn)測試分析及有限元數(shù)值仿真。由于內(nèi)部復(fù)雜的電磁場環(huán)境并浸沒于絕緣油中，難以直接對(duì)鐵心振動(dòng)進(jìn)行測試，因此對(duì)于電抗器鐵心振動(dòng)的分析和測試研究較少。

圖1 鐵心模型

西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院、西安西電變壓器有限責(zé)任公司、國網(wǎng)浙江省電力有限公司的研究人員王革鵬、金文德、曾向陽、郭家元、孟麗坤，在2022年第9期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文，以1臺(tái)型號(hào)為BKDF—240000/1000的特高壓并聯(lián)電抗器為研究對(duì)象，從振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理入手進(jìn)行分析，通過磁-機(jī)械多場耦合，利用有限元法對(duì)電抗器的鐵心電磁力進(jìn)行計(jì)算，并通過光纖測振傳感器對(duì)鐵心各部位的振動(dòng)加速度進(jìn)行了測試。結(jié)合仿真分析與試驗(yàn)測試，對(duì)影響電抗器振動(dòng)的主要因素進(jìn)行了研究，相關(guān)成果可為特高壓并聯(lián)電抗器的振源控制及優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

圖2 鐵心振動(dòng)測點(diǎn)

圖3 氣隙墊塊

研究人員表示，通過仿真和試驗(yàn)研究不同電壓及不同氣隙墊塊對(duì)電抗器鐵心振動(dòng)的影響，得到了測試電壓與鐵心振動(dòng)加速度的關(guān)系，結(jié)果表明剛度更高的氣隙墊塊材料可以提高鐵心的自振頻率并減小振動(dòng)。

圖4 鐵心隔振裝置

另外，他們還從振動(dòng)源及傳遞路徑分別討論分析了電抗器鐵心的振動(dòng)控制方法，結(jié)果表明減小電磁力、采用剛度更高的氣隙墊塊材料、優(yōu)化鐵軛截面及鐵心隔振均會(huì)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)的控制，但是通過設(shè)計(jì)降低磁通密度，減小鐵心電磁力會(huì)大幅增加電抗器的總成本，而其他措施則不會(huì)對(duì)成本有明顯的影響。

本文編自2022年第9期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“特高壓并聯(lián)電抗器鐵心振動(dòng)的分析與控制研究”。本課題得到了國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目資助的支持。