油浸式并聯電抗器降噪設計及生產控制措施

宮林平

摘 要：該文圍繞油浸式并聯電抗器的振動噪聲要求，闡述了在并聯電抗器設計方面采取的降低噪聲方法，同時根據公司生產的油浸式并聯電抗器類產品的個別臺振動噪聲問題的實際情況，針對500 kV及以下產品的振動噪聲水平有待提高，而振動、噪聲的保證主要在于生產實際操作過程，設計時需要重點關注產品結構生產過程中部件的細節控制。

關鍵詞：并聯電抗器；振動；噪聲；鐵心

中圖分類號：TM475 文獻標志碼：A

近幾年來，隨著人們對于生活水平要求的提高，對于電抗器的噪聲問題尤為關注，電抗器的噪聲不但會對環境造成污染，危害人們的身體健康，影響設備正常運行。因此，如何采取降噪措施保證制造出低噪聲的電抗器顯得尤為重要，結合近幾年來工廠生產實踐，經過多年的研究分析，降低電抗器的噪聲有2個途徑，即在電抗器的內部或外部采取噪聲控制措施。電抗器噪聲的產生原因是鐵芯的振動經變壓器油和固定點的連接，向外殼傳遞，由此變為外殼的振動而輻射噪聲。鐵心的振動又起源于磁致伸縮和橫向振動等因素。所以并聯電抗器降低噪聲的著眼點在噪聲源及其傳播途徑上，從設計及生產過程提出可行的降噪措施。

1 設計采取措施降低噪聲

1.1 選用磁致伸縮性能好的優質硅鋼片

在并聯電抗器鐵心材料選取中，通過采用冷軋硅鋼片代替熱軋硅鋼片，同時根據國內與國外的不同產品噪聲要求值不同，有針對性地選用高導磁，低噪聲的硅鋼片，實踐證明當磁通密度控制在1.4 T范圍以內，在相同的磁通密度條件下，采用取向高的高導磁硅鋼片能夠降低噪聲約2 dB（A）。

1.2 降低鐵心的磁通密度

由于鐵芯餅的額定磁通密度一般取決于噪聲要求值。通過試驗研究發現，當額定磁通密度控制在1.2 T～1.4 T時，鐵芯餅的磁通密度平均降低0.1 T，其電抗器噪聲可降低2 dB～3 dB（A）。同時選擇合適的鐵心尺寸，防止諧振產生。對于并聯電抗器心柱磁密的選擇：基于對以往生產的電壓等級為35 kV～750 kV電抗器產品的試驗結果分析和總結，得出了以下并聯電抗器磁密建議值，見表1。

1.3與油箱接觸部位放置減振膠墊或減震器

通過研究分析，本體噪聲主要通過絕緣油與墊腳傳遞到油箱，器身上部及下部與油箱接觸處采用環氧樹脂澆注定位，用于固定器身；其層壓木、橡膠墊板、環氧樹脂都具有減振降噪的功能，從而減少了器身本體向油箱傳遞的噪聲量。通過在鐵心墊腳與油箱底接觸部位放置WT型橡膠隔振墊，將鐵心與油箱之間的接觸改變成為彈性接觸。采取此種方式能夠降低鐵心振動向油箱的傳播，從而降低產品整體噪聲。結合產品生產情況，充分利用WT型橡膠隔振墊，通常可以使噪聲降低約2 dB（A）。

在并聯電抗器產品地基基礎與油箱箱底之間布置減震器。采取此種方式不僅可以有效的防止基礎與油箱之間的剛性接觸，還可以利用減震器降低振動，從而降低噪聲。

1.4 控制鐵軛夾緊力

從圖1可以看出并聯電抗器鐵心結構中鐵軛為方形截面，以前我們鐵軛采用玻璃黏帶綁扎的結構，綁扎效果不理想，鐵軛的夾緊比較困難，改進后鐵軛采用數十根穿心螺桿強力夾緊，并在鐵軛中夾有多層減振墊，緊固鐵磁體，大大限制了鐵心鐵軛的自由度；而三相并聯電抗器采用三相五柱寬軛結構，3個心柱，2個旁軛及上、下軛構成。兩旁軛和上下軛用U形夾件及不導磁不銹鋼螺桿進行夾緊，不采用玻璃黏帶纏緊夾緊力要均勻，鐵心片邊緣不得翹曲，接縫嚴合，確使夾緊軛片，可減小振動，降低噪聲。

1.5 控制心柱鐵芯餅的壓緊力

每個心柱鐵芯餅的壓緊是由鐵芯餅中的7根不導磁不銹鋼棒及旁軛拉桿來實現。既可壓緊鐵芯餅，又不增加損耗。利用我公司從日本和美國引進的計算機振動和噪聲軟件驗證，計算結果證明了這種拉緊心柱鐵芯餅的壓緊結構使鐵心的固有頻率從30 Hz左右下降為6 Hz，從而使其更加遠離由交流磁通引起鐵芯餅的振動頻率100 Hz，所以完全避免共振。同時采用大厚度鐵軛，其厚度與線圈的等效直徑相等，并屏蔽主漏磁空道，當加厚了鐵軛以后，鐵軛將吸引這些漏磁通，阻止漏磁通流向別處。防止未來由漏磁通引起的局部過熱現象，并大大降低了產品的損耗。大厚度的上軛僅由心柱鐵芯餅支撐，使壓緊力完全著落在心柱上，確保鐵心壓緊，減小振動，降低噪聲。

1.6 控制心柱鐵芯餅的垂直度

鐵芯餅采用計算機控制自動迭片的輻射形結構，使主磁鐵能夠完全按硅鋼片碾壓方向流通，充分發揮冷軋硅鋼片的優越性，達到降低鐵心損耗的目的。氣隙墊塊一般采用大理石墊塊或瓷墊塊，尺寸精度高，抗壓強度高，彈性模量大于50 kN/mm2。鐵芯餅在專用的真空壓力澆注模具中進行真空度為13 Pa以下的真空壓力澆注環氧樹脂，使鐵芯餅與氣隙磁墊塊牢固地黏結成一個整體。精加工的專用澆注模具確保了鐵芯餅的制造精度。使心柱所有鐵芯餅摞迭一起后保證了彼此之間的吻合度，確保了全部鐵芯餅外徑的平齊和軸向的垂直度，并在摞迭每一個鐵芯餅的同時涂環氧樹脂膠，將所有鐵芯餅黏成一個結實的整體，減小振動，降低噪聲，增加運行的安全可靠性。

1.7 油箱采取的技術措施

通過增加油箱加強鐵數量、增厚油箱，降低振動振幅來降低電抗器噪聲。試驗證明，改變油箱的整體外形和加強鐵的形狀，根據實際情況，可以采用雙層結構油箱，并在其中填加隔聲材料，例如在其中可填加橡膠板等，能夠有效地降低振動噪聲。

1.8 采用隔聲罩措施降低噪聲

對于大容量產品的噪聲控制或噪聲要求比較苛刻的出口產品，電抗器本體可以采用加裝隔聲罩的措施來降噪，試驗證明加裝后其本體噪聲降低量達到20 dB左右。為滿足電抗器的更換需要，隔聲罩結構設計需要方便拆卸及更換，同時確保牢固、安全可靠性。

2 減振降噪的生產過程控制措施

2.1 鐵心裝配中螺栓的緊固

（1）螺栓的材質、規格和扭矩值要求。

（2）執行工藝要求的螺栓扭矩。

2.2 鐵心夾件系統部件加工的技術要求

鐵心電抗器的噪聲水平與工藝水平有直接關系，特別是鐵心裝配中的金屬件加工水平至關重要。

（1）鐵心裝配的墊腳，不僅要求的是單件水平質量，還需要設計及工藝文件中要求墊腳之間的整體水平；

（2）夾件腹板經過焊接支板后，嚴重變形，都是經過焊后的矯正來達到技術要求，其過程中必然存在平整度超差，即使不超差也會影響下一工序鐵心疊板的夾緊均勻度，將影響電抗器的振動和噪聲。所以在設計時的夾件結構需要盡量減少夾件腹板上的焊接支板數量，最大程度地減少操作過程中矯正工作。

2.3 鐵心疊板過程問題處理的要求

（1）旁軛的厚度差處理的技術要求和厚度差信息的對稱；

（2）鐵心夾件鋪設前的水平校準和檢查及使用的測量工具；

（3）疊板完成后壓緊工裝的完善和壓緊的均勻性；

（4）旁軛穿心螺桿的緊固方式，要求對稱緊固，反復均勻緊固；

（5）轉序后夾件系統金屬件加工的偏差檢查，要求生產制造時對上工序提出并改正，避免野蠻操作對接地絕緣系統和金屬異物對試驗的影響；

（6）鐵心起立后的旁軛螺桿力矩的校核與檢查，及墊腳水平度的測量與記錄。

2.4 鐵芯餅的疊放裝配要求

（1）鐵芯餅按圖紙要求，按單餅的高度，按順位疊放；

（2）在疊放每塊鐵芯餅時，不僅是要測量圖紙要求的高度尺寸，同時要測量臨時放置的每餅的水平度，要細到隨時旋轉滿足水平度后再正式裝配；尤其在測量三相并聯電抗器時，需采用水平尺等工具測量3個芯柱水平度，通過調節片使三相鐵芯餅高度一致。

（3）帶有旁軛的產品，心柱高度要滿足設計要求的正偏差尺寸，避免壓緊時旁軛高度影響心柱的壓緊。

2.5 入爐前和出爐后的心柱壓緊

鐵心裝配的壓緊，根據生產工序的順序，壓緊力需要根據總裝配時壓力進行反推，不是同一個壓緊力。

（1）在入爐前（器身）的心柱壓力要比心柱在疊板時壓力要大；

（2）心柱壓力與器身壓力的關系，在設計時要核準心柱中心拉桿的抗拉強度；

（3）出爐整理的鐵心壓力原則上要比入爐前的力要大。

2.6 器身整理后的入油箱工作

（1）檢查油箱底部的平整度與調整。

（2）測量油箱底部的平整度及測量工具。

（3）墊腳絕緣及減振墊鋪設過程的整體水平度測量及調整。

（4）根據疊板工序鐵心起立前、后的墊腳水平度的記錄，對比墊腳絕緣整體水平度差異，進行填充調整。

2.7 心柱帶油加壓和試驗后心柱加壓

產品經過試驗合格，在存棧前的帶油壓力實施，是保證產品運輸和運行噪聲可靠性的重要環節，此壓力要大于之前工序的壓力。

3 結語

以上簡述并聯電抗器設計及其生產過程控制措施，獲得了較好的實踐驗證。希望能為今后油浸式并聯電抗器產品的優化降噪設計提供有益的借鑒和幫助，從而提高產品的性能，滿足低噪聲電抗器的需求。

參考文獻

[1]官俊軍.高壓并聯電抗器損耗降低與噪聲控制的措施[J].電力設備，2006（12）：16-17.

[2]路長柏.電抗器理論與計算[M].沈陽：沈陽出版社，2009（12）：89-90.