| 标题 | 油浸式并联电抗器降噪设计及生产控制措施 |
| 范文 | 宫林平 摘 要：该文围绕油浸式并联电抗器的振动噪声要求，阐述了在并联电抗器设计方面采取的降低噪声方法，同时根据公司生产的油浸式并联电抗器类产品的个别台振动噪声问题的实际情况，针对500 kV及以下产品的振动噪声水平有待提高，而振动、噪声的保证主要在于生产实际操作过程，设计时需要重点关注产品结构生产过程中部件的细节控制。 关键词：并联电抗器；振动；噪声；铁心 中图分类号：TM475 文献标志码：A 近几年来，随着人们对于生活水平要求的提高，对于电抗器的噪声问题尤为关注，电抗器的噪声不但会对环境造成污染，危害人们的身体健康，影响设备正常运行。因此，如何采取降噪措施保证制造出低噪声的电抗器显得尤为重要，结合近几年来工厂生产实践，经过多年的研究分析，降低电抗器的噪声有2个途径，即在电抗器的内部或外部采取噪声控制措施。电抗器噪声的产生原因是铁芯的振动经变压器油和固定点的连接，向外壳传递，由此变为外壳的振动而辐射噪声。铁心的振动又起源于磁致伸缩和横向振动等因素。所以并联电抗器降低噪声的着眼点在噪声源及其传播途径上，从设计及生产过程提出可行的降噪措施。 1 设计采取措施降低噪声 1.1 选用磁致伸缩性能好的优质硅钢片 在并联电抗器铁心材料选取中，通过采用冷轧硅钢片代替热轧硅钢片，同时根据国内与国外的不同产品噪声要求值不同，有针对性地选用高导磁，低噪声的硅钢片，实践证明当磁通密度控制在1.4 T范围以内，在相同的磁通密度条件下，采用取向高的高导磁硅钢片能够降低噪声约2 dB（A）。 1.2 降低铁心的磁通密度 由于铁芯饼的额定磁通密度一般取决于噪声要求值。通过试验研究发现，当额定磁通密度控制在1.2 T～1.4 T时，铁芯饼的磁通密度平均降低0.1 T，其电抗器噪声可降低2 dB～3 dB（A）。同时选择合适的铁心尺寸，防止谐振产生。对于并联电抗器心柱磁密的选择：基于对以往生产的电压等级为35 kV～750 kV电抗器产品的试验结果分析和总结，得出了以下并联电抗器磁密建议值，见表1。 1.3與油箱接触部位放置减振胶垫或减震器 通过研究分析，本体噪声主要通过绝缘油与垫脚传递到油箱，器身上部及下部与油箱接触处采用环氧树脂浇注定位，用于固定器身；其层压木、橡胶垫板、环氧树脂都具有减振降噪的功能，从而减少了器身本体向油箱传递的噪声量。通过在铁心垫脚与油箱底接触部位放置WT型橡胶隔振垫，将铁心与油箱之间的接触改变成为弹性接触。采取此种方式能够降低铁心振动向油箱的传播，从而降低产品整体噪声。结合产品生产情况，充分利用WT型橡胶隔振垫，通常可以使噪声降低约2 dB（A）。 在并联电抗器产品地基基础与油箱箱底之间布置减震器。采取此种方式不仅可以有效的防止基础与油箱之间的刚性接触，还可以利用减震器降低振动，从而降低噪声。 1.4 控制铁轭夹紧力 从图1可以看出并联电抗器铁心结构中铁轭为方形截面，以前我们铁轭采用玻璃黏带绑扎的结构，绑扎效果不理想，铁轭的夹紧比较困难，改进后铁轭采用数十根穿心螺杆强力夹紧，并在铁轭中夹有多层减振垫，紧固铁磁体，大大限制了铁心铁轭的自由度；而三相并联电抗器采用三相五柱宽轭结构，3个心柱，2个旁轭及上、下轭构成。两旁轭和上下轭用U形夹件及不导磁不锈钢螺杆进行夹紧，不采用玻璃黏带缠紧夹紧力要均匀，铁心片边缘不得翘曲，接缝严合，确使夹紧轭片，可减小振动，降低噪声。 1.5 控制心柱铁芯饼的压紧力 每个心柱铁芯饼的压紧是由铁芯饼中的7根不导磁不锈钢棒及旁轭拉杆来实现。既可压紧铁芯饼，又不增加损耗。利用我公司从日本和美国引进的计算机振动和噪声软件验证，计算结果证明了这种拉紧心柱铁芯饼的压紧结构使铁心的固有频率从30 Hz左右下降为6 Hz，从而使其更加远离由交流磁通引起铁芯饼的振动频率100 Hz，所以完全避免共振。同时采用大厚度铁轭，其厚度与线圈的等效直径相等，并屏蔽主漏磁空道，当加厚了铁轭以后，铁轭将吸引这些漏磁通，阻止漏磁通流向别处。防止未来由漏磁通引起的局部过热现象，并大大降低了产品的损耗。大厚度的上轭仅由心柱铁芯饼支撑，使压紧力完全着落在心柱上，确保铁心压紧，减小振动，降低噪声。 1.6 控制心柱铁芯饼的垂直度 铁芯饼采用计算机控制自动迭片的辐射形结构，使主磁铁能够完全按硅钢片碾压方向流通，充分发挥冷轧硅钢片的优越性，达到降低铁心损耗的目的。气隙垫块一般采用大理石垫块或瓷垫块，尺寸精度高，抗压强度高，弹性模量大于50 kN/mm2。铁芯饼在专用的真空压力浇注模具中进行真空度为13 Pa以下的真空压力浇注环氧树脂，使铁芯饼与气隙磁垫块牢固地黏结成一个整体。精加工的专用浇注模具确保了铁芯饼的制造精度。使心柱所有铁芯饼摞迭一起后保证了彼此之间的吻合度，确保了全部铁芯饼外径的平齐和轴向的垂直度，并在摞迭每一个铁芯饼的同时涂环氧树脂胶，将所有铁芯饼黏成一个结实的整体，减小振动，降低噪声，增加运行的安全可靠性。 1.7 油箱采取的技术措施 通过增加油箱加强铁数量、增厚油箱，降低振动振幅来降低电抗器噪声。试验证明，改变油箱的整体外形和加强铁的形状，根据实际情况，可以采用双层结构油箱，并在其中填加隔声材料，例如在其中可填加橡胶板等，能够有效地降低振动噪声。 1.8 采用隔声罩措施降低噪声 对于大容量产品的噪声控制或噪声要求比较苛刻的出口产品，电抗器本体可以采用加装隔声罩的措施来降噪，试验证明加装后其本体噪声降低量达到20 dB左右。为满足电抗器的更换需要，隔声罩结构设计需要方便拆卸及更换，同时确保牢固、安全可靠性。 2 减振降噪的生产过程控制措施 2.1 铁心装配中螺栓的紧固 （1）螺栓的材质、规格和扭矩值要求。 （2）执行工艺要求的螺栓扭矩。 2.2 铁心夹件系统部件加工的技术要求 铁心电抗器的噪声水平与工艺水平有直接关系，特别是铁心装配中的金属件加工水平至关重要。 （1）铁心装配的垫脚，不仅要求的是单件水平质量，还需要设计及工艺文件中要求垫脚之间的整体水平； （2）夹件腹板经过焊接支板后，严重变形，都是经过焊后的矫正来达到技术要求，其过程中必然存在平整度超差，即使不超差也会影响下一工序铁心叠板的夹紧均匀度，将影响电抗器的振动和噪声。所以在设计时的夹件结构需要尽量减少夹件腹板上的焊接支板数量，最大程度地减少操作过程中矫正工作。 2.3 铁心叠板过程问题处理的要求 （1）旁轭的厚度差处理的技术要求和厚度差信息的对称； （2）铁心夹件铺设前的水平校准和检查及使用的测量工具； （3）叠板完成后压紧工装的完善和压紧的均匀性； （4）旁轭穿心螺杆的紧固方式，要求对称紧固，反复均匀紧固； （5）转序后夹件系统金属件加工的偏差检查，要求生产制造时对上工序提出并改正，避免野蛮操作对接地绝缘系统和金属异物对试验的影响； （6）鐵心起立后的旁轭螺杆力矩的校核与检查，及垫脚水平度的测量与记录。 2.4 铁芯饼的叠放装配要求 （1）铁芯饼按图纸要求，按单饼的高度，按顺位叠放； （2）在叠放每块铁芯饼时，不仅是要测量图纸要求的高度尺寸，同时要测量临时放置的每饼的水平度，要细到随时旋转满足水平度后再正式装配；尤其在测量三相并联电抗器时，需采用水平尺等工具测量3个芯柱水平度，通过调节片使三相铁芯饼高度一致。 （3）带有旁轭的产品，心柱高度要满足设计要求的正偏差尺寸，避免压紧时旁轭高度影响心柱的压紧。 2.5 入炉前和出炉后的心柱压紧 铁心装配的压紧，根据生产工序的顺序，压紧力需要根据总装配时压力进行反推，不是同一个压紧力。 （1）在入炉前（器身）的心柱压力要比心柱在叠板时压力要大； （2）心柱压力与器身压力的关系，在设计时要核准心柱中心拉杆的抗拉强度； （3）出炉整理的铁心压力原则上要比入炉前的力要大。 2.6 器身整理后的入油箱工作 （1）检查油箱底部的平整度与调整。 （2）测量油箱底部的平整度及测量工具。 （3）垫脚绝缘及减振垫铺设过程的整体水平度测量及调整。 （4）根据叠板工序铁心起立前、后的垫脚水平度的记录，对比垫脚绝缘整体水平度差异，进行填充调整。 2.7 心柱带油加压和试验后心柱加压 产品经过试验合格，在存栈前的带油压力实施，是保证产品运输和运行噪声可靠性的重要环节，此压力要大于之前工序的压力。 3 结语 以上简述并联电抗器设计及其生产过程控制措施，获得了较好的实践验证。希望能为今后油浸式并联电抗器产品的优化降噪设计提供有益的借鉴和帮助，从而提高产品的性能，满足低噪声电抗器的需求。 参考文献 [1]官俊军.高压并联电抗器损耗降低与噪声控制的措施[J].电力设备，2006（12）：16-17. [2]路长柏.电抗器理论与计算[M].沈阳：沈阳出版社，2009（12）：89-90. |
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