電力變壓器噪聲超標(biāo)的原因及措施 

一、 噪聲超標(biāo)的主要原因

  就變壓器鐵心而言，導(dǎo)致產(chǎn)品噪聲超標(biāo)，主要有以下四個(gè)方面的問(wèn)題。

1.在設(shè)計(jì)上，磁通密度數(shù)據(jù)選用過(guò)高

 變壓器工作時(shí)，鐵心磁化，取向硅鋼片結(jié)晶格重新排列，從而導(dǎo)致產(chǎn)生磁致伸縮，使鐵心出現(xiàn)激磁振動(dòng)現(xiàn)象，即產(chǎn)生噪聲。這一現(xiàn)象與取向硅鋼片的磁通密度性能有著密切的聯(lián)系，在設(shè)計(jì)上過(guò)高的選用磁通密度數(shù)據(jù)會(huì)造成噪聲超標(biāo)。

 2.鐵心結(jié)構(gòu)不合理

 從鐵心結(jié)構(gòu)方面看，關(guān)系到變壓器噪聲的主要有鐵心接縫形式，接縫等級(jí)以及片間搭接距離，還有鐵心的整體緊固形式。這幾個(gè)環(huán)節(jié)上的缺陷，同樣會(huì)使噪聲超標(biāo)。

  3.硅鋼片選用不合理

  取向硅鋼片生產(chǎn)制造變壓器鐵心的主要材料。取向硅鋼片的技術(shù)性能指標(biāo)，除了鐵損值和磁通密度值之外，其平整度，厚度均勻性，表面絕緣膜質(zhì)量及退火質(zhì)量都會(huì)對(duì)變壓器噪聲產(chǎn)生不可忽略的影響。

 4.鐵心生產(chǎn)制造過(guò)程中操作，工藝技術(shù)上的缺陷

 鐵心生產(chǎn)制造過(guò)程中最容易造成噪聲超標(biāo)的環(huán)節(jié)有：①硅鋼片的剪切;②鐵心疊裝;③鐵心MO尺寸中間夾件絕緣厚度的調(diào)整控制;④鐵心起立前的夾緊與綁扎;⑤鐵心起立前的裝配和器身裝配。

二、 解決變壓器噪聲超標(biāo)的有關(guān)措施

  圍繞鐵心來(lái)解決變壓器噪聲超標(biāo)的問(wèn)題，首先要結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際按上述四個(gè)方面進(jìn)行認(rèn)真得分析，抓住主要矛盾，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，逐個(gè)攻克。

1.產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，要正確選用磁通密度數(shù)據(jù)

  硅鋼片有磁飽和特性，磁通與產(chǎn)生磁通的電流之間不是按線性關(guān)系變化的。所以產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，磁通密度數(shù)據(jù)應(yīng)該選在實(shí)際使用的硅鋼片的磁飽和點(diǎn)以下。目前變壓器制造用的取向硅鋼片的最大磁通密度值都能達(dá)到1.8T以上，所以大型變壓器的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通常選在1.75T以下，中小型變壓器的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)選在1.7T以下。這樣在保證產(chǎn)品低損耗的同時(shí)也降低了噪聲。有關(guān)試驗(yàn)表明，額定磁通密度在1.4-1.8T范圍內(nèi)，磁通密度每降低0.1T，產(chǎn)品噪聲相應(yīng)地降低2-3dB左右。

  必須指出的是，如果硅鋼片的使用沒(méi)有按照原設(shè)計(jì)要求，而是采用替代品時(shí)，請(qǐng)務(wù)必由設(shè)計(jì)人員做合理的調(diào)整審定。

 2.采用先進(jìn)的鐵心結(jié)構(gòu)技術(shù)

 ①疊鐵心接縫有直接縫和斜接縫兩種。自取向硅鋼片出現(xiàn)以后，電力變壓器制造中已不采用直接縫。在斜接縫中，目前普遍采用110方向?qū)Т诺?5°斜接縫。隨著技術(shù)進(jìn)步，斜接縫又分為交錯(cuò)接縫和階梯接縫兩種，企業(yè)應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況合理采用。

②鐵心接縫還可以分為多級(jí)接縫，下面我們以六臺(tái)20000KVA∕110KV產(chǎn)品的生產(chǎn)實(shí)例來(lái)說(shuō)明問(wèn)題。我們把六臺(tái)產(chǎn)品分成三組（每二臺(tái)一組），鐵心接縫等級(jí)分別選用了二級(jí)，四級(jí)和六級(jí)，并把鐵心片間搭接距離（帶尖角尺寸）選用了5、10、15三種。產(chǎn)品完工后，在同等試驗(yàn)條件下，試驗(yàn)結(jié)果如下（注：沈變廠在1996年做過(guò)產(chǎn)品試驗(yàn)，選用一個(gè)工作號(hào)六臺(tái)產(chǎn)品，用同一牌號(hào)的硅鋼片制作鐵心做試驗(yàn)）。

2萬(wàn)KVA∕110KV產(chǎn)品：

空載損耗：六級(jí)接縫的比四級(jí)接縫的降低了2%，比二級(jí)接縫的降低了5%。

空載電流：六級(jí)接縫的比四級(jí)接縫的降低了10%，比二級(jí)接縫的降低了25%。

鐵心噪聲：六級(jí)接縫的比四級(jí)接縫的降低了3%，比二級(jí)接縫的降低了6%。

所以目前大型變壓器的鐵心接縫通常采用六級(jí)，在國(guó)外的有些企業(yè)甚至采用了十四級(jí)接縫。

③片間搭接距離通常是根據(jù)產(chǎn)品的容量選定的?！?0000KVA的產(chǎn)品選用5、10、15為宜，≥50000KVA的產(chǎn)品選用5、15、25為好。這里考慮的主要因素是控制鐵心的出尖角尺寸，一般是外部尖角多大，內(nèi)部空缺就有多大，內(nèi)部的一個(gè)空缺，就涉及到該塊的空氣導(dǎo)磁，即使把這一塊補(bǔ)上了，鐵心片也是橫向?qū)Т?，它的磁阻也?huì)不一樣，所造成的結(jié)果也不會(huì)一樣。據(jù)日本某雜志刊登的試驗(yàn)報(bào)道，這部位的空氣導(dǎo)磁，它的溫度會(huì)相差8℃，空載電流增加50%，上海人民廣場(chǎng)地下變電所某國(guó)生產(chǎn)的90000kvA∕220kv變壓器，因內(nèi)部空缺太大，磁通是走近路的，越靠近鐵芯內(nèi)窗框拐角處，磁密越高，且是空氣導(dǎo)磁，電流溫升很大，產(chǎn)生局部過(guò)熱，不但促使油老化，產(chǎn)生有害氣體，且長(zhǎng)期滿荷載運(yùn)行，導(dǎo)致該變壓器燒毀。再說(shuō)尖角太大，還容易造成尖角處片間短路及局放的問(wèn)題。以上問(wèn)題對(duì)于控制噪聲超標(biāo)同樣至關(guān)重要。 

3.合理選用硅鋼片

目前電力變壓器的鐵心全部采用高導(dǎo)磁取向硅鋼片做材料。

取向硅鋼片按生產(chǎn)技術(shù)的不同大致分為四類：一是激光照射（刻痕）產(chǎn)品；二是機(jī)械壓痕產(chǎn)品；三是高導(dǎo)磁產(chǎn)品；四是普通取向產(chǎn)品。前兩種優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品目前只有日本和美國(guó)、中國(guó)武鋼、寶鋼能生產(chǎn)。以上各類產(chǎn)品常見(jiàn)的厚度尺寸規(guī)格分別有0.23mm;0.27mm;0.30mm;0.35mm幾種。在同類產(chǎn)品中，其綜合質(zhì)量厚度小的產(chǎn)品要比厚度大的產(chǎn)品電磁性能好。但太薄了鐵心片加工困難，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，厚度合理選用。

取向硅鋼片的表面都有兩層涂膜，底層是以硅酸鎂為主的涂膜，厚度為2μm.底層上面涂有磷酸鹽絕緣膜，厚度為3μm,這兩層涂膜在高溫下燒結(jié)，冷卻時(shí)因熱膨脹系數(shù)的差別產(chǎn)生差值，從而對(duì)鋼片施加張力，這樣在降低鐵損值的同時(shí)也降低了硅鋼片的磁致伸縮，有效地降低產(chǎn)品的噪聲。

理想的鐵心是一個(gè)致密性極好的整體，其致密性越高，產(chǎn)品的噪聲就越小，而硅鋼片的平整度，厚度均勻性的好壞直接影響鐵心的致密度，這也是硅鋼片選用中的一個(gè)不可忽略的因素。

目前世界上能生產(chǎn)取向硅鋼片的國(guó)家主要有日本、美國(guó)、韓國(guó)、中國(guó)、巴西、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、意大利、俄羅斯、捷克、波蘭等不多的國(guó)家，除了日、美、中國(guó)武鋼、寶鋼的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)先外，其他國(guó)家的產(chǎn)品各有特點(diǎn)，我國(guó)變壓器生產(chǎn)所用的取向硅鋼片還有一部分需要進(jìn)口解決。所以不同國(guó)家生產(chǎn)的不同產(chǎn)品，價(jià)格差異也較大。為此，我們必須對(duì)各種取向硅鋼片的材質(zhì)性能有較好的了解，在實(shí)際生產(chǎn)中積累使用經(jīng)驗(yàn)。

  從總體上講，選用鐵損值低，磁通密度值好的優(yōu)質(zhì)硅鋼片所生產(chǎn)的變壓器，其噪聲自然也小。但企業(yè)往往要從降低產(chǎn)品成本，增加經(jīng)濟(jì)效益考慮，選用合適的材料。只要我們認(rèn)真地對(duì)待上述的問(wèn)題。相應(yīng)地采取必要的措施，即使使用廉價(jià)的材料，同樣可以生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。

 4.在鐵心生產(chǎn)制造過(guò)程中，采用先進(jìn)工藝技術(shù)，嚴(yán)肅工藝紀(jì)律，有效地控制噪聲超標(biāo)

 ①剪切后的硅鋼片尺寸公差必須符合技術(shù)要求，其中縱、橫剪毛刺要嚴(yán)格控制在小于0.02mm,

 ②鐵心疊裝時(shí)，片間接縫尺寸，水平度尺寸必須符合技術(shù)要求，嚴(yán)格控制在公差規(guī)定尺寸以內(nèi)。

 ③由于鐵心片剪切毛刺的客觀存在，鐵心片疊裝接縫處的厚度必然增大，相對(duì)MO中間區(qū)域的厚度就小，所以必須調(diào)整夾件絕緣的厚度，使鐵心各處的夾緊厚度保持一致（即鐵軛硅鋼片與夾件絕緣不存在空處），以保證夾件對(duì)鐵心夾緊時(shí)鐵心處受力均勻。 

④鐵心疊裝后，起立前的夾緊綁扎工藝是降低產(chǎn)品噪聲的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。綁扎材料可用規(guī)格為19 mm×1.27 mm的塑料帶，其抗拉力可以達(dá)到1000kg左右。綁扎工作可先用寬50mm，長(zhǎng)5M的尼龍帶收緊工具把鐵心柱收緊，然后再用“氣動(dòng)塑料帶打包機(jī)”綁扎，該機(jī)的拉緊力可達(dá)到360kg.遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人工拉力，這是目前較為理想的綁扎工藝方法，大型、特大型鐵心最理想的是起立之前綁扎。

⑤鐵心上、下夾件裝配時(shí)，必須先檢測(cè)夾件對(duì)鐵軛的間隙，用0.5 mm～1.0 mm的絕緣紙板條對(duì)間隙進(jìn)行填充處理，消除間隙后用“C”型卡具夾緊鐵心，然后再進(jìn)行夾件上的部件（包括鐵心墊腳，側(cè)梁。拉緊帶等）裝配。

⑥鐵心夾緊裝配全部完成以后，在鐵心柱的兩個(gè)端面和下鐵軛的兩個(gè)端面必須刷上快干絕緣漆，上軛不刷漆，然后再起立鐵心。

⑦器身裝配后，也要用“C”型夾具把上夾件夾緊的狀態(tài)下進(jìn)行部件裝配。上鉄軛的端面同樣要進(jìn)行刷快干絕緣漆的處理，試驗(yàn)新產(chǎn)品例外。

⑧<φ600鐵心柱中間加墊一層0.5耐油絕緣橡膠，≥φ800鐵心柱中間加三層0.5橡膠墊，減少鐵心的噪音及渦流損耗。

⑨鐵芯夾緊力宜大不宜小，目前設(shè)計(jì)工藝技術(shù)一般選擇，對(duì)鐵芯柱的夾緊力為1.5kg∕cm²,對(duì)軛的夾緊力為2.5 kg∕cm²,原沈變廠對(duì)鐵芯夾緊力進(jìn)行方圈電磁性能試驗(yàn)，在施加5 kg∕cm²壓力時(shí)，鐵芯損耗毫無(wú)增加，但對(duì)噪音明顯改善，所以對(duì)鐵芯夾得越緊，它的噪音也會(huì)越小。

⑩對(duì)大型、特大型電力變壓器產(chǎn)品，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上采用環(huán)氧玻璃絲粘帶綁扎鐵芯的，在生產(chǎn)工藝技術(shù)上更加注意，在器身入爐干燥前，環(huán)氧玻璃絲粘帶必須全部固化方可入爐，如不固化，入爐加熱時(shí)，環(huán)氧玻璃絲粘帶受熱變軟，此時(shí)已對(duì)鐵芯的夾緊力變成反彈膨脹力，造成鐵芯松，這樣事先對(duì)鐵芯夾得再緊也毫無(wú)意義，其結(jié)果造成變壓器噪音增大。

 結(jié)束語(yǔ)：變壓器產(chǎn)品的噪聲，實(shí)際上是一個(gè)眾多因素綜合反應(yīng)的結(jié)果，在實(shí)際工作中，只要我們緊緊抓住鐵心這一主要矛盾，認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)有關(guān)技術(shù)環(huán)節(jié)，解決好所有問(wèn)題，那么噪聲超標(biāo)問(wèn)題是能夠解決的。