变压器降噪工艺措施

降低大型电力变压器铁心噪音的工艺措施

康宏彪、张贤国、陈宇鹏、刘凡

（1 山东达驰电气有限公司山东成武 274200）

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

The Depress Noise Technics of Large Power Transformer Core KANG Hong_biao, ZHANG Xian_guo, XU Chang_hua, LIU Chuan_yi, LI Chun_bo (Shandong Dachi Electric CO.,Ltd. Shandong Chengwu 274200) (Shenyang Airproof Transformer CO.,Ltd. Liaoning Shenyang 110180) Abstract: This paper analyses the source of the power transformer core noise, put forward some technics to depress the noise and explain the theory of those technics.

Key words: power transformer, core noise, 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（h w/Φd）每减小10%，变压器噪音就要降低2—3 dB。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：

L P1m-1.7)+β

式中：G ——铁心重量（t）

H0 ——铁心窗高（cm）

D ——铁心直径（cm）

B m ——铁心磁密（T）

β——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β关系与

Fig.1 Relation between core weights and correction factor β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.2 The three post transformer core diagram of diaqonal junctare and five ladder

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α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50º≤α≤60º时，磁致伸缩最小。因结构限制，变压器铁心全斜接缝一般为45º。

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0.25~0.37MPa，220kV级以上的大型电力变压器更应控制在0.31~0.37MPa，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3~5dB。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.3 The core clamp: the “G” form clamp

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。