變電工區(qū)課件-電抗器

晉城供電分公司變電工區(qū)

培訓(xùn)課件系列之電抗器制作人：第一課件小組目錄一電抗器的概念和分類二并聯(lián)電抗器三串聯(lián)電抗器四限流電抗器五電抗器型號的含義目錄六電抗器的主要技術(shù)參數(shù)七電抗器的運行維護八電抗器的常見故障九電抗器異常情況及處理電抗器的概念和分類電抗器的概念電抗器的分類電抗器的概念和分類電抗器的概念

電抗器是一種電感元件，它可以用來限制短路電流、補償電容電流、與電容器耦合組成靜止無功補償裝置、濾波裝置、高頻阻波器等。電抗器的概念和分類電抗器的分類

電抗器的種類很多，分類方法也多種多樣。1、按電壓等級分類：高壓電抗器、低壓電抗器2、按相別分類：單相電抗器、三相電抗器3、按絕緣介質(zhì)分類：油浸式電抗器、干式電抗器4、按結(jié)構(gòu)分類：空心電抗器、鐵芯電抗器（鐵芯電抗器又分為帶氣隙和不帶氣隙兩種）電抗器的概念和分類5、按作用分類：并聯(lián)電抗器、串聯(lián)電抗器、限流電抗器、中性點接地電抗器（也稱消弧線圈）、濾波電抗器、阻尼電抗器等6、按接入方式分類：并聯(lián)電抗器、串聯(lián)電抗器7、按安裝環(huán)境分類：戶內(nèi)式電抗器、戶外式電抗器在變電運行工作中，用到的主要是限流電抗器、并聯(lián)電抗器和串聯(lián)電抗器，我們將分別予以詳細介紹。電抗器的概念和分類

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晉城500kV變電站35kV母線限流電抗器并聯(lián)電抗器并聯(lián)電抗器的概念并聯(lián)電抗器的作用并聯(lián)電抗器的接入方式并聯(lián)電抗器的結(jié)構(gòu)

并聯(lián)電抗器的保護裝置并聯(lián)電抗器在哪些情況下應(yīng)退出運行？并聯(lián)電抗器500kV變電所并聯(lián)高壓電抗器加裝中性點小電抗器的作用是什么？裝有并聯(lián)高壓電抗器的500kV變電所為什么還要加裝低壓電抗器？如何投退500kV高壓并聯(lián)電抗器？并聯(lián)電抗器的概念

并聯(lián)電抗器并聯(lián)在母線或高壓輸電線路上，是一個空心或具有帶間隙鐵芯的線性電感線圈，早期的并聯(lián)電抗器僅用于較低電壓等級的電網(wǎng)（6~35kV）中，只能接在發(fā)電機的母線上或變壓器的低壓側(cè)，用于補償母線上的容性電流（例如晉城500kV變電站35kV母線側(cè)的電抗器），其優(yōu)點是電抗器電壓等級不高，制造容易，價格便宜，缺點是當變壓器因故障退出運行時，電抗器也同時被切除，起不到應(yīng)有的補償作用。隨著電網(wǎng)的發(fā)展和制造水平的不斷提高，出現(xiàn)了高壓大容量的可并聯(lián)與超高壓輸電線路的電抗器。并聯(lián)電抗器的作用

并聯(lián)電抗器是超高壓電網(wǎng)中普遍采用的重要電氣設(shè)備之一，它在電網(wǎng)中的作用主要包括以下四點：1、降低工頻電壓升高。2、降低操作過電壓。3、避免發(fā)電機帶空長線出現(xiàn)自勵過電壓。4、有利于單相重合閘。

并聯(lián)電抗器的作用降低工頻電壓升高

超高壓輸電線路一般距離較長，可達數(shù)百公里。由于線路采用分裂導(dǎo)線，線路的相間和對地電容均很大，在線路帶電的情況下，線路相間和對地電容中產(chǎn)生相當數(shù)量的容性無功功率，且與線路的長度成正比，其數(shù)值可達200~300kvar,大量容性功率通過系統(tǒng)感性元件（發(fā)電機、變壓器、輸電線路）時，末端電壓將要升高,即所謂‘‘容升’’現(xiàn)象。在超高壓線路上接入并聯(lián)電抗器后，可補償線路上的容性電流，削弱容升效應(yīng)，限制線路末端工頻電壓的升高。并聯(lián)電抗器的容量QL對空載長線電容無功功率QC的比值QL／QC稱為補償度。通常，補償度選在６０％左右。并聯(lián)電抗器的作用降低操作過電壓

操作過電壓產(chǎn)生于斷路器的操作，當系統(tǒng)中用斷路器接通或切除部分電氣元件時，在斷路器的斷口上會出現(xiàn)操作過電壓，它往往是在工頻電壓升高的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，如甩負荷、單相接地等均產(chǎn)生工頻電壓升高，當斷路器切除接地故障或接地故障切除后重合閘時，又引起系統(tǒng)操作過電壓，工頻電壓升高與操作過電壓迭加，使操作過電壓更高。所以，工頻電壓升高的程度直接影響操作過電壓的幅值。加裝并聯(lián)電抗器后，限制了工頻電壓升高，從而降低了操作過電壓的幅植。并聯(lián)電抗器的作用避免發(fā)電機帶空長線出現(xiàn)自勵過電壓

當發(fā)電機經(jīng)變壓器帶空載長線路啟動，空載發(fā)電機全電壓向空載線路合閘，發(fā)電機帶線路運行線路末端甩負荷等，都將形成較長時間發(fā)電機帶空載線路運行，形成了一個L—C電路，當空長線電容C的電抗值XC合適時，能導(dǎo)致發(fā)電機自勵磁（即L—C回路滿足諧振條件產(chǎn)生串聯(lián)諧振）。自勵磁會引起工頻電壓升高，其值可達1.5~2.0倍的額定電壓，甚至更高，它不僅使并網(wǎng)的合閘操作（包括零起生壓）成為不可能，且其持續(xù)發(fā)展也將嚴重威脅網(wǎng)絡(luò)中電氣設(shè)備的安全。并聯(lián)電抗器能大量吸收空載長線路上的容性無功功率，破壞發(fā)電機自勵磁產(chǎn)生的條件，對防止發(fā)電機自勵磁起著重要作用。并聯(lián)電抗器的作用有利于單相重合閘

為了提高運行可靠性，超高壓電網(wǎng)中常采用單相自動重合閘，由于超高壓輸電線路間電容和電感（互感）很大，故障相斷開短路電流后，非故障相電源（電源中性點接地）將經(jīng)過這些電容和電感向故障點繼續(xù)提供電弧電流（即潛供電流），使故障處電弧難以熄滅。如果線路上并聯(lián)三相Y形接線的電抗器，且Y形接線的中性點經(jīng)小電抗器接地，就可以限制和消除單相接地處的潛供電流，使電弧熄滅，有利于重合閘成功。這時的小電抗器相當于消弧線圈。并聯(lián)電抗器的作用

在下圖中，若超高壓長線路中A相接地，則A相兩端斷路器跳閘，B、C相仍連接于電源，由于線路間存在相間電容和互感，于是B、C相的負荷電流通過互感M對A相感應(yīng)電動勢，并以A相對地電容C0為回路，給故障點提供電流，同時B、C相的工作電壓通過相間電容C也會給故障點提供電流，使故障相在斷開電源后仍能維持一定的接地電流i，這個電流成為潛供電流。并聯(lián)電抗器的作用潛供電流的產(chǎn)生并聯(lián)電抗器的作用

當線路中傳輸很大的功率時，即使不裝電抗器，也不會出現(xiàn)電壓的容升現(xiàn)象，此時若投入大量的電抗器反而使電網(wǎng)無功負荷過重和有功損耗增大，這是不經(jīng)濟的，因此，并聯(lián)電抗器的容量、數(shù)目及安裝位置一般是按照在空載、輕載以及接通空載線路等運行方式下保證設(shè)備電壓在允許范圍內(nèi)，并考慮與輸電線路相連的無功功率的平衡條件來確定的。還應(yīng)指出的是，電抗器是一個電感元件，設(shè)計時應(yīng)合理選擇電抗器容量，避免于線路電容形成并聯(lián)諧振。并聯(lián)電抗器的接入方式

超高壓線路并聯(lián)電抗器一般采用星形接線，中性點根據(jù)需要經(jīng)一小電抗器接地。電抗器根據(jù)需要或不需要切除，其接入方式通常有以下三種：并聯(lián)電抗器的接入方式

1、通過斷路器、隔離開關(guān)將電抗器接入線路。這種接入方式投資大，但運行方式較靈活，在線路重載時，能方便的切除部分電抗器。需要切除的并聯(lián)電抗器通常采用這種接入方式。并聯(lián)電抗器的接入方式

2、通過隔離開關(guān)或直接將電抗器接入線路。采用這種接入方式，在線路傳輸功率很大，需要將適量電抗器退出運行時，只有將線路暫時停電，方能將電抗器退出，而且當電抗器故障或保護誤動時，會使線路隨之停電。不需要切除的并聯(lián)電抗器通常采用這種接入方式，此時應(yīng)注意，在分、合隔離開關(guān)前要檢查線路確無電壓。并聯(lián)電抗器的接入方式

3、將電抗器通過放電間隙接入線路。放電間隙應(yīng)能耐受一定的工頻電壓，它被一個開關(guān)S所并接，如下圖所示。正常情況下，開關(guān)S斷開，電抗器退出運行。當該處電壓達到間隙放電電壓時，開關(guān)S閉合，電抗器自動投入，工頻電壓隨即降低。

s并聯(lián)電抗器的結(jié)構(gòu)

超高壓大容量充油電抗器的外形與變壓器相似，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。變壓器的繞組有一次繞組和二次繞組，鐵芯磁路中沒有氣隙，而電抗器只是一個磁路帶氣隙的電感線圈。由于系統(tǒng)運行需要，要求電抗器的電抗值在一定范圍內(nèi)恒定，即電壓與電流的關(guān)系是線性的，所以并聯(lián)電抗器的鐵芯磁路必須帶有氣隙。超高壓并聯(lián)電抗器按鐵芯結(jié)構(gòu)可分為兩種，即殼式電抗器和芯式電抗器。現(xiàn)分別介紹如下：并聯(lián)電抗器的結(jié)構(gòu)殼式電抗器（空心式電抗器）

殼式電抗器線圈中的主磁通道是空芯的，不放置導(dǎo)磁介質(zhì)，在線圈外部裝有用硅鋼片疊成的框架以引導(dǎo)主磁通。殼式電抗器由于沒有主鐵芯，電磁力小，相應(yīng)的噪音和振動比較小，而且加工方便，冷卻條件好，缺點是材料消耗多，體積偏大。并聯(lián)電抗器的結(jié)構(gòu)芯式電抗器

芯式電抗器具有帶多個氣隙的鐵芯，外套線圈。氣隙一般由不導(dǎo)磁的硯石組成。由于其鐵芯密度高，因此材料消耗少，結(jié)構(gòu)緊湊，自振頻率高，存在低頻共振的可能性小。主要缺點是加工復(fù)雜，技術(shù)要求高，振動和噪聲較大。目前我國制造的高電壓大容量并聯(lián)電抗器只采用芯式結(jié)構(gòu)。并聯(lián)電抗器的結(jié)構(gòu)

并聯(lián)電抗器結(jié)構(gòu)形式還可分為單相和三相兩種。對于500kV及以上電壓等級的并聯(lián)電抗器，由于相間絕緣問題，大多數(shù)采用單相結(jié)構(gòu)。并聯(lián)電抗器按外殼結(jié)構(gòu)可分為鐘罩式和平頂式兩種。鐘罩式電抗器的外殼與底部用螺栓連接，現(xiàn)場檢修時只須松掉底部螺栓，吊起鐘罩即可。平頂式外殼多半采用焊成整體結(jié)構(gòu)，密封性良好，但現(xiàn)場檢修時必須割開焊縫，施工較困難。并聯(lián)電抗器保護裝置

1壓力釋放保護。當電抗器內(nèi)壓力異常升高到一定數(shù)值時，釋放閥動作釋放壓力，保護其箱殼不致變形，釋放閥動作后可自行復(fù)歸。此為并聯(lián)電抗器壓力釋放管并聯(lián)電抗器保護裝置

2溫度指示系統(tǒng)。所有電抗器都配置上層油溫計，一部分電抗器帶有繞組溫度計。上層油溫計帶有電觸點，當溫度異常并上升至某一數(shù)值時，電觸點接通，發(fā)出“油溫高”告警信號。當溫度達到危險值時，另一對觸點接通，電抗器跳閘。并聯(lián)電抗器保護裝置

3氣體繼電器保護。電抗器本體與油枕連接的油管中，裝有氣體繼電器，當電抗器有內(nèi)部故障時，油中分解的氣體通過繼電器，氣體流量或流速超過某一數(shù)值時，氣體繼電器動作，觸點導(dǎo)通，發(fā)出告警信號或跳閘。并聯(lián)電抗器保護裝置

4油位指示器電抗器油枕上裝有油位指示器，正常時監(jiān)視其油位。它也帶有電觸點，當油位異常升高至某一數(shù)值時，發(fā)生告警信號。并聯(lián)電抗器并聯(lián)電抗器在哪些情況下應(yīng)退出運行？

1、電抗器內(nèi)部有強烈的爆炸和嚴重的放電聲。2、釋放裝置向外噴油或冒煙。3、電抗器著火。4、在正常情況下，電抗器的溫度不正常并不斷上升超過105℃時。5、電抗器嚴重漏油使油位下降，并低于油位計的指示限度。6、電網(wǎng)運行電壓低于額定電壓0.95UN時。并聯(lián)電抗器500kV變電所并聯(lián)高壓電抗器加裝中性點小電抗器的作用是什么并聯(lián)電抗器

500kV變電所并聯(lián)高壓電抗器加裝中性點小電抗器是為了補償線路對地電容，使相對地阻抗趨于無窮大，消除潛供電流的縱向分量，提高重和閘的成功率。但中性點小電抗器的阻抗大小應(yīng)進行必要計算，以免引起電磁諧振。并聯(lián)電抗器裝有并聯(lián)高壓電抗器的500kV變電所為什么還要加裝低壓電抗器？

500kV線路的充電功率主要由500kV線路并聯(lián)電抗器吸收，剩余的充電功率將由幾組安裝在低壓側(cè)的低壓電抗器吸收。雖然低壓電抗器不能限制500kV線路的潛供電流，也不能減少投切線路時的電壓波動，而且當變壓器停電時，低壓電抗器也將隨之退出，但低壓電抗器可以分組進行調(diào)壓，以適應(yīng)運行方式變化對無功平衡的要求，可以較方便地調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓。在變電所建設(shè)初期，500kV線路功率波動較大時，這個特點尤為重要。不過，在變壓器的低壓側(cè)安裝低壓電抗器，將占用變壓器的一部分容量。并聯(lián)電抗器如何投退500kV高壓并聯(lián)電抗器？

高壓并聯(lián)電抗器有直接接于線路和經(jīng)斷路器接于線路的兩種方式。如高壓電抗器直接接于線路，投、停高壓電抗器的操作必須在500kV線路冷備用或檢修狀態(tài)下，經(jīng)驗電器驗明線路無電的情況下方可進行操作。串聯(lián)電抗器串聯(lián)電抗器串聯(lián)電抗器

串聯(lián)電抗器通常用于并聯(lián)電容器組回路。在電容器組投入運行時，起到抑制沖擊電流的作用；同時，還與電容器一起組成諧波回路，起到對高次諧波的濾波作用。串聯(lián)電抗器串聯(lián)電抗器實物圖串聯(lián)電抗器并聯(lián)電容器組串聯(lián)電抗器接線圖限流電抗器限流電抗器的概念限流電抗器的作用普通限流電抗器分裂電抗器

限流電抗器的概念

限流電抗器一般串聯(lián)在高壓電路中，用來限制短路電流。限流電抗器包括普通限流電抗器和分裂電抗器兩大類。限流電抗器的作用

限流電抗器主要作用有：1、限制短路電流隨著電力系統(tǒng)中單機容量及總裝機容量的增大，系統(tǒng)中短路電流也可能很大，為使配電設(shè)備能承受短路電流的沖擊，有時必須選擇用重型設(shè)備，有時甚至選擇不到合適的設(shè)備。當系統(tǒng)中采用了限流電抗器后，可減小短路電流，從而將短路電流限制在斷路器等電氣設(shè)備的承受能力以內(nèi)，并且在系統(tǒng)要求的條件可以得到滿足的情況下，能夠?qū)嗦菲?、母線、電纜等進行更經(jīng)濟的選擇。限流電抗器的作用

2、使母線保持較高的殘余電壓當母線與母線之間，母線的出線上裝有限流電抗器時，若相鄰母線或母線出線的電抗器側(cè)發(fā)生短路時，由于限流電抗器阻抗較大，使得非故障母線上保持有較高的殘余電壓，從而保證接在母線上面的設(shè)備能夠繼續(xù)運行，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，減輕短路的危害程度。限流電抗器通常裝在出線端或母線間，因此限流電抗器按安裝地點可分為線路電抗器和母線電抗器兩種。普通限流電抗器

普通限流電抗器是一個中間無抽頭的空心電感線圈，其磁路的磁導(dǎo)率小，而且不存在飽和現(xiàn)象，其電抗值在繞組匝數(shù)、形狀以及頻率不變的情況下是一個常數(shù)，不隨通過電抗器電流的大小而改變。由于鐵磁性材料構(gòu)成的磁路具有非線性飽和特性，短路時鐵芯趨于飽和，電抗值將減小，削弱了限制短路電流的能力，因此一般限流電抗器只有繞組而無鐵芯，從而避免鐵磁性材料構(gòu)成的磁路對限制短路電流的不利影響。

普通限流電抗器

早期的限流電抗器常做成混凝土柱式結(jié)構(gòu)，外形如下圖所示：

其繞組由紗包紙絕緣的導(dǎo)線制成，在專設(shè)的支架上澆注成水泥支柱，水泥硬化后再放入真空罐中干燥，由于水泥的吸濕性很大，干燥后還要涂漆，涂漆后可防止水分浸入水泥中。普通限流電抗器

混凝土柱式電抗器常做成單相，置于室內(nèi)。當由三個單相混凝土柱式電抗器組成電抗器組時，有三種排列方式，即三個單相自下而上垂直重疊排列；兩相垂直重疊，一相水平；三相并列水平排列，如下圖所示。普通限流電抗器

為了減小相間絕緣的支持絕緣子承受的拉伸力，不同排列方式對線圈的繞向要求不同。在三相垂直重疊排列時，中間相電抗器的繞組應(yīng)與上下兩相繞組的繞向相反；在兩相垂直重疊一相水平布置時，垂直重疊的兩相電抗器繞組的繞向要相反，另一相與上面的那相繞組相同；三相并列水平排列時，三相電抗器繞組的繞向相同。普通限流電抗器

由于混凝土柱式電抗器絕緣耐熱等級低，易開裂，損耗大，占地多，使用不方便，因此，隨著環(huán)氧樹脂材料的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在新型的限流電抗器多開用玻璃纖維加環(huán)氧樹脂的復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)，其繞組一般為多層繞組并聯(lián)的筒形結(jié)構(gòu)，繞組選用小截面圓導(dǎo)線多股平行繞制，可使渦流損耗和漏磁損耗明顯減小。普通限流電抗器

繞組外部由環(huán)氧樹脂浸透的玻璃纖維纏繞，嚴密包封，并經(jīng)整體高溫固化，各包封之間有通過撐條形成的通風氣道，便于空氣對流進行冷卻，提高了散熱性能。這種電抗器機械強度很高，能耐受短路電流的沖擊，滿足動、熱穩(wěn)定的要求，噪聲低，體積小，質(zhì)量輕，運輸方便，安裝靈活（三相垂直布置和三相水平布置均可），運行安全。

分裂電抗器

發(fā)生短路故障后，從限制短路電流和維持母線殘壓得角度看，要求電抗器的電抗越大越好，但在正常運行中，為了減少電抗器上的電壓損失，要求電抗器的電抗越小越好，采用分裂電抗器有助于解決這一矛盾。分裂電抗器的繞組由纏繞方向相同的兩個分支構(gòu)成，并在中間留有抽頭。分裂電抗器分裂電抗器電抗器型號的含義電抗器型號的含義

電抗器型號的含義

1、空芯限流電抗器XKK—10—1000—6其中XK表示限流電抗器，K表示空芯，10表示額定電壓（kV），1000表示額定電流（A），6表示電抗百分數(shù)。電抗器型號的含義

2、串聯(lián)電抗器CKSQ—300/10.5其中CK表示串聯(lián)電抗器，S表示三相（如果是D的話表示單相），Q表示加強型，300表示額定容量（kvar）,10.5表示額定電壓（kV）。電抗器型號的含義

3、并聯(lián)電抗器BKDF—P—50000/500其中BK表示并聯(lián)電抗器，D表示單相，F(xiàn)表示風冷，P表示強迫油循環(huán)，50000表示額定容量（kvar），500表示額定電壓（kV）電抗器的主要技術(shù)參數(shù)電抗器的主要技術(shù)參數(shù)

電抗器的主要技術(shù)參數(shù)

1、額定電壓UN(kV)2、額定電流IN(A)3、額定頻率FN(HZ)4、額定容量QN(KVA)5、實測電感量L(H)6、電抗XK(Ω)和電抗百分數(shù)XK(%)7、相數(shù)(單相或三相)8、極限溫升（℃）9、總損耗（KW）10、噪音水平(dB)電抗器的運行維護電抗器正常運行的注意事項電抗器的巡視檢查項目電抗器的注意事項

1、高壓并聯(lián)電抗器一般不允許超過銘牌規(guī)定的額定值長期連續(xù)運行，最高額定電壓不得超過1.1倍額定電壓，電流不得超過1.1倍額定電流。高壓并聯(lián)電抗器過電壓運行時，要特別注意電流的變化情況、溫度和接頭的過熱情況以及異常聲音及油位等情況。2、對于采用A級絕緣的油浸式并聯(lián)電抗器，其油位及油溫應(yīng)與無功負荷及環(huán)境溫度相對應(yīng)，為了防止電抗器絕緣和油劣化過快，其頂層油溫度一般不宜超過85℃，最高不得超過95℃，繞組的溫升一般不超過65℃，上層油的溫升一般不超過55℃。電抗器的注意事項

3、高壓并聯(lián)電抗器在投入和退出時會出現(xiàn)過電壓，常需裝設(shè)避雷器加以保護，一般不允許其脫離避雷器運行。在雷雨后，要檢查避雷器的動作情況，以判斷避雷器有無遭受雷擊過電壓。4、高壓并聯(lián)電抗器的投退應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需要，案調(diào)度命令執(zhí)行。5、高壓并聯(lián)電抗器正常運行時，瓦斯保護和壓力釋放裝置應(yīng)投入跳閘。6、電抗器的運行環(huán)境溫度一般不要超過35℃。7、主變壓器恢復(fù)送電時，嚴禁帶電抗器空載充電。電抗器的巡視檢查

電抗器基本上是在接近滿負荷的狀態(tài)下運行，在運行中可能會發(fā)生溫度高、震動大、局部過熱等現(xiàn)象，因此必須認真監(jiān)視和維護。1、檢查電抗器外觀是否清潔，基礎(chǔ)是否完好穩(wěn)固無傾斜，有無積垢和異物，殼體有無損傷。2、檢查套管瓷件有無破損和閃絡(luò)放電現(xiàn)象。3、檢查并記錄油浸式電抗器的上層油溫度、線圈溫度、環(huán)境溫度和無功負荷，分析溫度與負荷和環(huán)境溫度是否對應(yīng)，校核溫升是否超過允許值。電抗器的巡視檢查

4、檢查油浸式電抗器的油位、油色是否正常，油溫與油位的對應(yīng)關(guān)系是否符合要求。5、檢查高壓并聯(lián)電抗器的各閥門、密封處、管道連接處、氣體繼電器等有無滲漏油。6、檢查各處接頭接觸是否良好，有無發(fā)紅、冒氣、冰雪融化等過熱現(xiàn)象，連接線有無彎曲和斷股損傷，連接金具是否變形，緊固件、連接件是否松動，外殼接地是否穩(wěn)固可靠。7、檢查壓力釋放裝置密封是否良好，有無噴油痕跡或動作現(xiàn)象。電抗器的巡視檢查

8、檢查油浸式電抗器硅膠呼吸器的硅膠是否干燥，油封杯油面是否正常，呼吸是否暢通，油封杯油中有無氣泡翻動。9、檢查高壓并聯(lián)電抗器有無噪聲、振動聲