低噪聲變壓器結(jié)構(gòu)優(yōu)化

摘 要：隨著國家提出110kV變壓器新的指標要求，眾多廠家采用新式技術(shù)，力求減小噪音。文章通過改進變壓器結(jié)構(gòu)，達到降低變壓器噪聲的目的。

關(guān)鍵詞：接縫；噪聲；低噪聲變壓器

前言

現(xiàn)在客戶對110kV變壓器對噪聲要求越來越高，新的國家標準將110kV變壓器提出新的指標要求。對于變壓器降噪某些廠可能做的比較好的，他們使用大多采用新式鐵心結(jié)構(gòu)技術(shù)，常規(guī)的變壓器噪聲在60分貝左右，某些廠家的110kV變壓器（自冷）噪聲可以控制在52分貝，甚至達50分貝，現(xiàn)對變壓器結(jié)構(gòu)和降噪技術(shù)進行了總結(jié)。來達到降低變壓器噪聲的目的。變壓器噪聲的產(chǎn)生由于主要由鐵心引起，因此為了達到減小噪聲的目的，主要方法是減小鐵心產(chǎn)生的噪聲、對噪聲傳播的途徑進行阻斷、減小油箱箱壁的震動等，針對以上問題在變壓器結(jié)構(gòu)上進行了相應的改進。

1 油箱采用了加強鐵灌沙，油箱帶屏蔽（高低壓及儲油柜側(cè)）

國網(wǎng)山東產(chǎn)品，鐵心為圓軛，油箱加強鐵不灌沙，油箱不帶屏蔽，鐵心疊片材質(zhì)：B30P105

變壓器磁通密度1.746鐵心直徑670，MO=1235，HW=1200，疊片采用六步進結(jié)構(gòu)、單拉帶、五個墊腳、五處撐板。噪聲實測值為69dB。

國網(wǎng)邯鄲產(chǎn)品，D型軛，疊片六步進搭接，雙拉帶，五個墊腳，五件撐板，油箱加強鐵灌沙降噪，油箱帶屏蔽（高低壓及儲油柜側(cè)）。鐵芯直徑650mm，中心距1300mm，窗高1185mm。鐵心疊片材質(zhì)：B30P105，變壓器磁通密度1.746，油箱采用了加強鐵灌沙，油箱帶屏蔽（高低壓及儲油柜側(cè)），噪聲實測值為60dB。

從以上兩臺產(chǎn)品來看，箱壁加強鐵中灌沙及加裝油箱磁屏蔽對降低變壓器噪聲有一定作用。

2 鐵心部分

（1）鐵心疊片采用六步進疊裝方式，在疊裝及搬運過程中需嚴格控制工藝，將起吊和搬運的次數(shù)降到最低限度，避免不規(guī)范的起吊和搬運，采用不疊上鐵軛工藝，減少因再次插片時引起的對硅鋼片性能的影響，。嚴格控制鐵心片邊緣在剪切過程中產(chǎn)生的毛刺，避免影響鐵心夾緊的質(zhì)量和夾緊力的均勻分布。在疊裝過程中不允許使用波浪片。鐵心夾緊力需控制在0.08～0.12Mpa，一般要求控制在98KPa，芯柱的相對彎曲撓度不大于0.2%。

（2）鐵心片接縫處的夾緊，接縫處有彎轉(zhuǎn)磁通，局部磁密高，磁致伸縮量比較大，因此鐵心接縫處是噪聲的主要聲源之一。如果鐵心接縫處未被夾緊或邊緣處有撓曲片（常發(fā)生在全斜接縫鐵心45°角的尖部），將出現(xiàn)異常的噪聲。鐵軛頂部中間（中柱）位置的振動比鐵軛左右兩側(cè)振動幅值大，這是由在鐵心T型連接處的交變勵磁導致上鐵軛和心柱硅鋼片磁致伸縮造成的。針對以上延長臺階墊塊，實現(xiàn)對接縫處的壓緊。

（3）疊片芯柱聚酯綁扎密度加大（綁扎帶間距60mm左右）；增加芯柱用撐條，提高疊片緊實度；鐵心疊裝、綁扎后，在其剪切端面涂刷樹脂類涂層，涂層厚度以50～100μm為宜；使用聚酯幫扎帶將鐵軛與夾件絕緣一同綁扎（上下軛均綁），每個窗口2道，綁扎位置靠近鐵心柱（接縫處），為了保證夾件對疊片的加緊效果，夾件絕緣采用整體結(jié)構(gòu)。

（4）重新繪制墊腳、撐板、拉帶處墊塊，盡量使每級疊片都能有效壓緊。

（5）在鐵心墊腳和箱底間放置減震墊，使剛性接觸變?yōu)閺椥越佑|，降低振動的傳播：墊腳下墊25mm厚度復合墊板15mm橡膠墊，考慮膠墊壓縮5mm，10mm絕緣紙板，最終按20mm計算高度。鐵心采用3道墊腳，每個墊腳下的橡膠板分4段放置，橡膠墊壓強盡量接近2.7N/mm^2（西門子理論），橡膠板長度尺寸按下式計算：L=器身重量（kg）×9.8/（2.7×3×4×200）+40（四舍五入取整）。考慮到實際情況，橡膠墊長度按110mm選取，墊腳接觸面壓強為1.46N/mm^2。

（6）鐵心加緊采用了三個撐板、三個墊腳及框間雙拉帶結(jié)構(gòu)，將墊腳、撐板等改為鋼拉帶或整體PET綁扎結(jié)構(gòu)，對鐵軛的均勻夾緊有益，維持現(xiàn)有結(jié)構(gòu)以及保證吊裝安全角度考慮，適當保留撐板、墊腳。

（7）拉帶下面放置長墊塊，即兩個拉帶用一個墊塊，增大了墊塊與鐵心接觸。

（8）第二臺和第三臺鐵心疊片級間增加6處0.5mm橡膠墊，鐵心油道由6mm更改為4mm，橡膠。

（9）器身與箱底定位按定位釘結(jié)構(gòu)繪制，在定位釘螺母與夾件支板之間為成型絕緣圈（絕緣紙板）避免器身與箱底的剛性連接。

（10）變壓器除了上鐵扼部位考慮維修可拆行還在使用階梯木外，其余在不需要拆卸部分全部使用環(huán)氧膩子，如下圖可以保證鐵心臺階絕大部分可以獲得良好的支撐。這種環(huán)氧膩子材料是常規(guī)的環(huán)氧材料加入電工級的硅粉配制而成，機械強度很高。可以保證充分壓緊鐵心；而且材料現(xiàn)場配制比較方便，不需要外協(xié)，固化時間也比較合理，總體成本也較低。

3 降低磁密

該項目鐵心直徑選取650mm，中心距1300mm，窗高1245mm，磁密選取1.655T，變壓器整體結(jié)構(gòu)和以往產(chǎn)品類似（容量一致，油箱寬度、長度一致，油箱高度較以往產(chǎn)品高70mm，帶散熱器總寬度大80mm），根據(jù)試驗結(jié)果，降低磁密后總體噪聲可以降低約1.5分貝左右。經(jīng)分析降低磁通密度，在1.50T～1.70T范圍內(nèi)，磁密每降低0.1T，噪聲可降低1～3dB（A）。但降低磁密成本相應增加，低噪聲變壓器鐵心磁密一般取1.65T左右。雖然通過降低磁密來降低噪聲的效果比較明顯，但磁密太低成本增加幅度太大。另外，過分降低磁密使鐵心重量增加，變壓器體積增大，噪聲發(fā)射面積增大，噪聲聲功率級增大。因此完全依靠降低磁密來獲取變壓器大幅度降低噪聲是不可取的。一般工作磁密降低幅度應控制在10%左右。

4 硅鋼片牌號的影響

對噪聲要求嚴格的產(chǎn)品，考慮使用日本進口硅鋼片，其綜合成本并不一定比降低磁密等措施來的高，有必要試算；鑒于進口（尤其是日本）硅鋼片性能優(yōu)異，對重點地區(qū)、重點用戶，為確保產(chǎn)品性能，有必要考慮使用高性能的硅鋼片，以確保產(chǎn)品性能。

5 油箱部分

經(jīng)分析，沒有片散遮蓋的油箱寬面及四角部位噪聲測量值較高，儲油柜側(cè)箱壁安裝有磁屏蔽，相對于開關(guān)側(cè)（沒有磁屏蔽）噪聲值偏低，磁屏蔽的安裝對降低噪聲有一定的效果。在設計變壓器油箱時根據(jù)以上結(jié)論采取相應措施。

（1）上節(jié)油箱采用長面各布置四道豎加強鐵，為提高剛度箱體鋼度，在中間布置一道橫加強鐵，加強鐵中灌干燥河沙。

（2）在油箱窄面各布置兩道豎加強鐵，外扣8mm鋼板（鋼板高度高于加強鐵高度），加強鐵中灌干燥河沙。（類似于雙層油箱結(jié)構(gòu)），長面片散沒有覆蓋位置也按上述外扣鋼板，灌沙。

（3）降低箱壁振動，降低油箱壁的振動幅度就必須提高整個油箱的剛性。提高剛性的方法是增加箱壁的厚度及增加加強鐵的個數(shù)，以及選擇較好的加強鐵形狀和焊接位置。當油箱壁厚加倍，實際隔聲量增加4dB（A）。因此，增加壁厚和加強鐵的個數(shù)，對降低油箱壁的振動噪聲是十分有效的，但是卻增加了油箱的重量和制造成本。可以采取雙層隔聲結(jié)構(gòu)，箱壁涂以內(nèi)磨擦損耗大的阻尼材料等措施，可取得較好的隔聲效果。

（4）箱壁厚度的影響，不同厚度箱壁的隔音量。增加箱壁厚度降低噪聲的經(jīng)濟性較差，除非特殊情況才予以應用。

6 結(jié)束語

在不增加變壓器成本的基礎上，通過改進變壓器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)降低變壓器噪聲的目的。這對應變壓器廠來說，是有效的方案。這是今后的研究重點；低噪聲變壓器設計的重點環(huán)節(jié)。

參考文獻

[1]謝毓城.電力變壓器手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社.

[2]趙靜月.變壓器制作工藝[M].北京：中國電力出版社.

作者簡介：楊少偉（1980-），男，河北定州人，保定天威特變電氣有限公司工程師，主要從事110kV級以下變壓器設計工作。