变压器振动
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变压器振动
技术应用文章
电力质量 案例研究
测量工具：Fluke 43B 电力质量分析仪 操作员：电气承包商工程师 所用功能：电流、谐波频谱、总谐波失 真
问题描述
测量数据
该案例来自一个电气供应商。该电 气供应商的一些客户经营大型商业 建筑。其中有一个客户，因一个大 型变压器突然开始振动并发生响亮 的蜂鸣声而向他求助。该客户担心 那台变压器很快就会损坏，那样， 他就面临一笔不菲的更换费用。承 包商立即派遣出一位工程师。 该工程师到达那个工厂后，拿出他 的笔记本和福禄克 43B。接下来， 他记录了下列备注信息，并画了一 张单线电路图：
次级电流：57 安（有效值）
次级电流分布：
基波电流
55 安
二次谐波电流 1.6 安
三次谐波电流 2.5 安
四次谐波电流 0.7 安
五次谐波电流 2.4 安
六次谐波电流 0.4 安
七次谐波电流 4.0 安
理论与分析
电压测量显示一切正常。电压总谐 波失真很好地在 5% 的最大许值 内。相之间的电压平衡看起来也良 好。次级电流为 57 安培，表明客 户所讲的变压器负荷很轻完全正 确。没有观察到过热迹象。
公用设施 图 1. 大ຫໍສະໝຸດ Baidu商业建筑的部分单线电路图
照明 电机
底座
每当变压器不正常时，该供应商的工 程师总是采用福禄克 43B 测量次级 电流的谐波频谱。频谱就象是指纹， 能显示当前负荷的类型。该案例中， 存在三次谐波，表明部分负荷包含有 连接在相线与中性线之间的单相设备 （例如，照明灯用镇流器等）。从数 据看，三次谐波的大小相对较低，看 起来很正常。 五次和七次谐波表明，部分负荷为大 型三相设备，且它们的输入回路有半 导体整流器。最典型的例子是驱动电 扇或泵的可调速电机驱动器。三相电 机驱动正常工作时，其输入电流波形 以零对称。也就是说，波形的正部分 看起来就像是负部分的镜像图形。如 果所有半导体器件工作都正常的话， 则输入电流不存在直流漂移，仅出现 奇次谐波。 该工程师注意到频谱中存在偶次谐波 （二次、四次和六次）。这些不正常 的谐波表明，在变压器次级绕组中有 直流电流。与图 2 和图 3 中的示例 频谱相比，很不幸，直流电流使得变 压器铁芯在交流电流波形半峰值时就 趋向于饱和状态。铁芯进入和退出饱 和状态时，它就会振动并发生嗡嗡的 噪声。 该工程师怀疑，工厂负荷中有一个大 型电机驱动，且它的某一个输入半导 体管已经发生故障，处于开路状态。 若有一个半导体管开路，该相所在的 回路就变成了一个半波整流器-它能产 生直流电流。在这里，能蒙骗人的地 方就是，由于其它两相工作还正常， 因此，那个电机驱动还能持续工作在 低速状态。
美国福禄克公司 ©2007 福禄克公司。版权所有。 网址：http://www.fluke.com.cn
图 2. 带全部奇次谐波的正常交流电流频谱示例图
图 3. 不仅带有奇次，而且带有偶次谐波的非正常电流频谱示例
解决方案
工程师查问是否有大型电机驱动正处 于工作状态。工厂管理者确认，有一 台大型驱动正在驱动一个排风扇。工 程师指示工厂管理员关掉该驱动。那 台驱动设备刚被切断，变压器立即停 止了振动。
2 福禄克公司 电力质量 案例研究 变压器振动
变压器规格：1500 kVA 变压器配置：三角形/星形，480 伏 三相次级
次级负荷：电机、照明灯，以及大 型办公楼内的办公用设备
注意：客户说，因为大部分承租人最近搬 到了一个新地点，因此，该变压器负荷很 轻。
采用福禄克 43B，该工程师记录了 如下数据：
次级电压总谐波失真：2.7 %
次级电压平衡性：不大于 1%
技术应用文章
电力质量 案例研究
测量工具：Fluke 43B 电力质量分析仪 操作员：电气承包商工程师 所用功能：电流、谐波频谱、总谐波失 真
问题描述
测量数据
该案例来自一个电气供应商。该电 气供应商的一些客户经营大型商业 建筑。其中有一个客户，因一个大 型变压器突然开始振动并发生响亮 的蜂鸣声而向他求助。该客户担心 那台变压器很快就会损坏，那样， 他就面临一笔不菲的更换费用。承 包商立即派遣出一位工程师。 该工程师到达那个工厂后，拿出他 的笔记本和福禄克 43B。接下来， 他记录了下列备注信息，并画了一 张单线电路图：
次级电流：57 安（有效值）
次级电流分布：
基波电流
55 安
二次谐波电流 1.6 安
三次谐波电流 2.5 安
四次谐波电流 0.7 安
五次谐波电流 2.4 安
六次谐波电流 0.4 安
七次谐波电流 4.0 安
理论与分析
电压测量显示一切正常。电压总谐 波失真很好地在 5% 的最大许值 内。相之间的电压平衡看起来也良 好。次级电流为 57 安培，表明客 户所讲的变压器负荷很轻完全正 确。没有观察到过热迹象。
公用设施 图 1. 大ຫໍສະໝຸດ Baidu商业建筑的部分单线电路图
照明 电机
底座
每当变压器不正常时，该供应商的工 程师总是采用福禄克 43B 测量次级 电流的谐波频谱。频谱就象是指纹， 能显示当前负荷的类型。该案例中， 存在三次谐波，表明部分负荷包含有 连接在相线与中性线之间的单相设备 （例如，照明灯用镇流器等）。从数 据看，三次谐波的大小相对较低，看 起来很正常。 五次和七次谐波表明，部分负荷为大 型三相设备，且它们的输入回路有半 导体整流器。最典型的例子是驱动电 扇或泵的可调速电机驱动器。三相电 机驱动正常工作时，其输入电流波形 以零对称。也就是说，波形的正部分 看起来就像是负部分的镜像图形。如 果所有半导体器件工作都正常的话， 则输入电流不存在直流漂移，仅出现 奇次谐波。 该工程师注意到频谱中存在偶次谐波 （二次、四次和六次）。这些不正常 的谐波表明，在变压器次级绕组中有 直流电流。与图 2 和图 3 中的示例 频谱相比，很不幸，直流电流使得变 压器铁芯在交流电流波形半峰值时就 趋向于饱和状态。铁芯进入和退出饱 和状态时，它就会振动并发生嗡嗡的 噪声。 该工程师怀疑，工厂负荷中有一个大 型电机驱动，且它的某一个输入半导 体管已经发生故障，处于开路状态。 若有一个半导体管开路，该相所在的 回路就变成了一个半波整流器-它能产 生直流电流。在这里，能蒙骗人的地 方就是，由于其它两相工作还正常， 因此，那个电机驱动还能持续工作在 低速状态。
美国福禄克公司 ©2007 福禄克公司。版权所有。 网址：http://www.fluke.com.cn
图 2. 带全部奇次谐波的正常交流电流频谱示例图
图 3. 不仅带有奇次，而且带有偶次谐波的非正常电流频谱示例
解决方案
工程师查问是否有大型电机驱动正处 于工作状态。工厂管理者确认，有一 台大型驱动正在驱动一个排风扇。工 程师指示工厂管理员关掉该驱动。那 台驱动设备刚被切断，变压器立即停 止了振动。
2 福禄克公司 电力质量 案例研究 变压器振动
变压器规格：1500 kVA 变压器配置：三角形/星形，480 伏 三相次级
次级负荷：电机、照明灯，以及大 型办公楼内的办公用设备
注意：客户说，因为大部分承租人最近搬 到了一个新地点，因此，该变压器负荷很 轻。
采用福禄克 43B，该工程师记录了 如下数据：
次级电压总谐波失真：2.7 %
次级电压平衡性：不大于 1%