降低大型电力变压器铁心噪音的工艺措施.doc

降低大型电力变压器铁心噪音的工艺措施摘要：本文在分析大型电力变压器铁心噪音来源的基础上，提出了具体的降低铁心噪音的工艺措施，并针对不同措施分别说明了其原理。关键词：电力变压器铁心噪音工艺措施TheDepressNoiseTechnicsofLargePowerTransformerCoreKANGHong_biao,ZHANGxian_guo,xUChang_hua,LIUChuan_yi,LIChun_bo(ShandongDachiElectricCO.,Ltd.ShandongChengwu274200)(ShenyangAirproofTransformerCO.,Ltd.LiaoningShenyang110180)Abstract:Thispaperanalysesthesourceofthepowertransformercorenoise,putforwardsometechnicstodepressthenoiseandexplainthetheoryofthosetechnics.Keywords:powertransformer,corenoise,technics目前我国用电负荷增长较快且逐步集中，要求大型电力变压器（本文指110kV及以上电压等级的电力变压器）深入负荷中心，以减小供电半径，因此在住宅及公共场所已经越来越多地使用大型电力变压器。然而大型电力变压器噪音普遍较高，对变电站周边居民生活造成噪音干扰。因此降低大型电力变压器噪音已成为供电部门、环保部门、大型电力变压器制造厂家共同面对的技术课题。大型电力变压器降噪工艺措施的是从变压器本体内部降低噪音，是解决电力变压器噪音问题的根本途径。一、变压器铁心噪音的来源：变压器噪音是由于铁心、绕组、油箱（包括磁屏蔽）及冷却装置的振动产生的，但铁心噪音起主导作用且占主要部分。铁心噪音与变压器容量、硅钢片性能、铁心磁通密度等有关。首先，变压器铁心硅钢片在工频电压作用下的磁致伸缩引起的铁心振动，这是变压器噪音的主要来源。由于磁致伸缩的变化周期是电源频率的半个周期，磁致伸缩引起的变压器本体的振动，是以两倍的电源频率为基频率的，磁致伸缩率越大，则噪音就越大。硅钢片的磁致伸缩与硅钢片的材质、表面的绝缘涂层、含硅量、磁密、磁力线与硅钢片压延方向的夹角、硅钢片受到的机械应力等因素有关。其次，硅钢片接缝处和叠片间因磁通穿过片间而产生的电磁力引起的铁心振动；因漏磁通在绕组导体间产生的电磁力引起的绕组振动；漏磁通引起的油箱壁的振动也是电力变压器噪音的主要来源。另外，当变压器的铁心、绕组、油箱及其他结构件机械振动的固有频率接近或等于硅钢片的磁致伸缩振动的基频（2倍工频）及其正数倍（对于50Hz工频电源，系指100Hz、200Hz、300Hz、400Hz等）时，将会产生谐振，使变压器噪音显著增加。大型电力变压器铁心结构与其噪音有直接关系，如与心柱和铁轭直径、铁心窗高、铁心窗口宽度、铁心质量等有关。铁心质量每降低，噪音可降低；统计显示铁心窗高与铁心直径的比值（hw/d）每减小10%，变压器噪音就要降低2-3dB。因此变压器制造厂家根据长期的统计分析和总结，在不考虑任何降噪措施情况下，提出了其变压器本体的噪音计算公式：LP1=33+G/3+18/D+20(Bm-1.7)+式中：G-铁心重量（t）H0-铁心窗高（cm）D-铁心直径（cm）Bm-铁心磁密（T）-修正系数，与铁心重量有关（dB），可查下图表。图1铁心重量与修正系数关系与Fig.1Relationbetweencoreweightsandcorrectionfactor变压器设计完后，其铁心结构、材质、重量、磁通密度等参数确定，变压器噪音可以计算确定。如果噪音超出用户技术要求，应采取相应工艺技术措施。二、大型电力变压器降低铁心噪音的工艺措施：降低大型电力变压器噪音的措施很多，例如采用磁致伸缩小的高导磁硅钢片硅钢片，能显著降低噪音；配备先进的生产加工设备，在提高效率的同时减少对硅钢片的操作磨损，也能降低噪音，但这些措施需要大量增加成本。在不增加成本的前提下，通过采用先进工艺技术降低大型电力变压器噪音，是解决问题的有效途径。主要有以下措施：1、采用全斜接缝和多级步进（一般采用五级步进）的铁心叠片技术。该工艺技术在中小型变压器中得到广泛采用，随着大型电力变压器噪音要求的提高，近年来逐步在大型电力变压器制造工艺中推广。三相三柱的全斜接缝五级步进叠片的变压器铁心结构如下图2：图2：三柱的全斜接缝五级步进叠片的变压器铁心结构Fig.2Thethreeposttransformercorediagramofdiaqonaljunctareandfiveladder全斜接缝的铁心技术是上世纪90年代后期发展推广的一种新型工艺技术，该技术根据铁心中磁力线的走向，特别在铁心四角采用斜线，使磁通所受阻力减小，降低铁心损耗和噪音。由于磁力线与冷轧硅钢片的压延方向的夹角对磁致伸缩有直接影响，硅钢片制造厂家的试验结果表明，当50?60?时，磁致伸缩最小。因结构限制，变压器铁心全斜接缝一般为45?。为什么采用五级步进叠片能够降低铁心损耗和噪音呢?因为相对于两级步进而言，一个接缝截面上每10个叠片单元，就有5个接缝；而五级步进只有2个接缝，磁力线集中的区域减少，在接缝处磁通分布较均匀，又使气隙中的磁密大大降低，从而有效降低了接缝处由磁吸力引起的噪音。本体噪音大部分来源于铁轭的振动，增加铁轭末级（最小级）片宽与倒数第二级一样，可以增大铁轭的截面，降低其磁密；增加末级片宽，也能增大夹件与铁轭的接触面积，使铁轭受力均匀，增加夹紧力，综合两个因素，能够有效降低噪音。2、提高大型电力变压器铁心夹紧力和绑扎力，降低变压器的噪音。铁心夹紧力应在0.250.37MPa，220kV级以上的大型电力变压器更应控制在0.310.37MPa，使铁心片的弯曲不大于0.2%，波浪度3mm。试验统计表明，改善铁心夹紧力能够使变压器的噪音降低35dB。但是夹紧力不能太大，否则会破坏硅钢片漆膜，使铁心涡流损耗增加。夹紧具体操作过程：分别用两个G型卡子卡住上下轭，旋紧丝杠，保证铁心压紧后，再安装横梁、垫脚和侧梁，可通过力矩扳手合理控制夹紧力。夹件紧固时，铁轭上下的横梁和垫脚与拉带紧固同时进行，保证夹件上下受力均匀。G型卡子如下图3图3：铁心夹具：G型卡子Fig.3Thecoreclamp:the“G”formclamp对于铁心心柱的绑扎，本工艺技术采用国外最新发明的一种新型绑扎材料-铁心PET绑扎带（见附图4照片）。该绑扎技术为近年发明的最新工艺技术，特别是将进口聚酯材料PET绑扎带应用到电力变压器铁心绑扎工艺上，属于技术创新。PET绑扎带可用普通的打包机进行打包绑扎。铁心绑扎PET绑扎带后，在变压器铁心烘干过程中，PET绑扎带能够受热而收缩，比传统环氧玻璃粘带绑扎更紧，从而减小变压器铁心的振动噪音。图4照片：铁心PET绑扎带Fig.4Thephotoofthecore“PET”band3、铁心端面刷胶。在大型电力变压器铁心端面上涂环氧胶或聚酯胶，可增加铁心表面张力约束，也可以起到减少磁致伸缩量，降低噪音的作用。例如J-7双组份改性环氧专用胶是适用于变压器行业的一种专用新型胶，用于变压器铁心端面涂刷。该胶不溶于变压器油，刷胶后使铁心端面形成一个刚性整体，减少铁心片间振动，降低变压器噪音。刷胶涂层厚度一般以50100m为宜，太薄降噪效果不明显，太厚又影响铁心散热。4、在加工工艺质量控制方面：应防止和减少硅钢片在加工、生产过程中受到机械撞击，否则会使硅钢片的磁致伸缩加大，从而增加铁心的噪音,比如现在广泛采用的不叠上铁轭工艺。减小铁心接缝可以降低振幅，同时减小变压器的励磁容量及励磁电流，使声功率大幅度降低，可降低噪音。另外，应该严格控制硅钢片剪切毛刺，使毛刺0.02mm；严禁使用曲翘和断片的硅钢片；严禁不同型号和不同厂家的硅钢片混用。5、其他辅助措施主要有：在铁心中加垫降噪胶垫，在垫脚与箱底之间加垫橡胶板，以缓冲铁心振动，降低铁心噪音；在油箱加强筋中填充沙子，避免中空的加强铁和铁心噪音产生谐振而共鸣；在油箱内壁加设绝缘纸板-隔音壁，以阻碍噪音传播；在变压器一米以内放置若干个噪音发声器，使它们发出的噪音与变压器发出的噪音振幅相等，相位相反，互相抵消等等。三、总结在变压器实际生产过程中，通过比较试验进行统计总结。其中的一组比较结果为：同样型号的SZ11-50000/110电力变压器，采用同样的材料，如果采用传统工艺，噪音试验结果为67.7dB；采用了降低噪音的工艺措施，其中辅助措施仅采用了降噪胶垫，噪音试验结果为58dB。而且本工艺措施没有增加变压器成本，不需要增添设备，设计结构改动也很小，在设计和操作中很容易实现。希望本文能对变压器工艺人员起到一定的启发借鉴作用，能够推动电力变压器工艺技术进步，本工艺技术符合国家环保政策，具有很好的推广价值。参考文献：1、电力变压器手册M保定天威宝变电气股份有限公司组编谢毓城主编机械工业出版社2003年2月