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电能质量实例分析:振动的变压器
查看:1083  发稿日期:2016-10-30 18:20:07

这个实例来自于一个电气承包商。这个承包商的几个客户掌管着大的商业大厦。其中的一个客户请求帮助,他的一个大变压器突然出现振动,并发出大的嗡嗡声。客户担心变压器出现故障,他将面临昂贵的更换费用。承包商马上安排了一个工程师来处理这件事情。

变压器规格:1500 kVA

变压器配置:Delta/wye, 480V 3-相次级线圈

次级负载:马达、照明灯,以及大的写字楼的办公设备

注:客户介绍说,由于很多承租人已经搬到了一个新的位置,所以变压器的负载很小。

测量数据

工程师记录了如下数据:

次级电压总谐波失真: 2.7%

次级电压平衡:1%之内

次级电流: 57A rms

次级电流频谱:基波55 Amps

2nd 谐波1.6 Amps

3rd谐波2.5 Amps

4th谐波0.7 Amps

5th谐波2.4 Amps

6th谐波0.4 Amps

7th谐波4.0 Amps


推理和分析

对电压的测量没有显示出任何异常现象。电压总谐波失真在最大允许范围5%之内。相间电压平衡看起来也很好。57A的次级电流表明客户所说的变压器负载很小也是正确的。没有过热现象。

当变压器出现故障时,承包商的工程师通常会测量次级电流的谐波频谱。频谱就象指纹一样,指示出当前负载的类型。在上例中,3次谐波的出现表明由单相设备组成的一部分负载(例如荧光灯镇流器)将相电压连接到了零点。

5次谐波和7次谐波表明部分负载是大的3相设备,他们在输入电路上具有半导体整流器。最常见的例子就是带动风尚或水泵的可调速马达。当一个3相马达正常工作时,输入电流波形基本是相对于零点对称的。也就是说,波形的正值部分就向负值部分的镜像。如果所有的半导体工作正常,输入电流就没有直流偏置量,并且只存在奇次谐波。

工程师注意到频谱中具有偶次谐波(2次、4次和6次谐波)。这些异常谐波表明在变压器的次级线圈内存在着直流电流。不幸的是,直流电流使得变压器芯在交流波形的半个周期的峰值处达到饱和状态。当变压器芯进入和退出饱和状态时,它将产生振动,并发出嗡嗡的噪声。

工程师怀疑车间的负载包括一个大的马达,并且一个输入半导体出现故障开路了。如果一个半导体开路,在那一相上的电路变成了一个半波整流器――它产生了直流电流。这里的隐蔽性是,由于其它两相能够正常工作,所以马达能够在低速状态下连续运转。


解决方案

工程师询问是否有一个大马达在运转。工厂的管理员证实,一个带动通风扇的大马达正在工作。工程师让工厂的管理员关闭了这个马达。当马达被关闭后,变压器马上停止了振动。

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