宮林平

摘 要：該文圍繞油浸式并聯(lián)電抗器的振動(dòng)噪聲要求，闡述了在并聯(lián)電抗器設(shè)計(jì)方面采取的降低噪聲方法，同時(shí)根據(jù)公司生產(chǎn)的油浸式并聯(lián)電抗器類(lèi)產(chǎn)品的個(gè)別臺(tái)振動(dòng)噪聲問(wèn)題的實(shí)際情況，針對(duì)500 kV及以下產(chǎn)品的振動(dòng)噪聲水平有待提高，而振動(dòng)、噪聲的保證主要在于生產(chǎn)實(shí)際操作過(guò)程，設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注產(chǎn)品結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過(guò)程中部件的細(xì)節(jié)控制。

關(guān)鍵詞：并聯(lián)電抗器；振動(dòng)；噪聲；鐵心

中圖分類(lèi)號(hào)：TM475 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

近幾年來(lái)，隨著人們對(duì)于生活水平要求的提高，對(duì)于電抗器的噪聲問(wèn)題尤為關(guān)注，電抗器的噪聲不但會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，危害人們的身體健康，影響設(shè)備正常運(yùn)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(jié)合近幾年來(lái)工廠生產(chǎn)實(shí)踐，經(jīng)過(guò)多年的研究分析，降低電抗器的噪聲有2個(gè)途徑，即在電抗器的內(nèi)部或外部采取噪聲控制措施。電抗器噪聲的產(chǎn)生原因是鐵芯的振動(dòng)經(jīng)變壓器油和固定點(diǎn)的連接，向外殼傳遞，由此變?yōu)橥鈿さ恼駝?dòng)而輻射噪聲。鐵心的振動(dòng)又起源于磁致伸縮和橫向振動(dòng)等因素。所以并聯(lián)電抗器降低噪聲的著眼點(diǎn)在噪聲源及其傳播途徑上，從設(shè)計(jì)及生產(chǎn)過(guò)程提出可行的降噪措施。

1 設(shè)計(jì)采取措施降低噪聲

1.1 選用磁致伸縮性能好的優(yōu)質(zhì)硅鋼片

在并聯(lián)電抗器鐵心材料選取中，通過(guò)采用冷軋硅鋼片代替熱軋硅鋼片，同時(shí)根據(jù)國(guó)內(nèi)與國(guó)外的不同產(chǎn)品噪聲要求值不同，有針對(duì)性地選用高導(dǎo)磁，低噪聲的硅鋼片，實(shí)踐證明當(dāng)磁通密度控制在1.4 T范圍以內(nèi)，在相同的磁通密度條件下，采用取向高的高導(dǎo)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(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)額定磁通密度控制在1.2 T～1.4 T時(shí)，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(shí)選擇合適的鐵心尺寸，防止諧振產(chǎn)生。對(duì)于并聯(lián)電抗器心柱磁密的選擇：基于對(duì)以往生產(chǎn)的電壓等級(jí)為35 kV～750 kV電抗器產(chǎn)品的試驗(yàn)結(jié)果分析和總結(jié)，得出了以下并聯(lián)電抗器磁密建議值，見(jiàn)表1。

1.3與油箱接觸部位放置減振膠墊或減震器

通過(guò)研究分析，本體噪聲主要通過(guò)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(huán)氧樹(shù)脂澆注定位，用于固定器身；其層壓木、橡膠墊板、環(huán)氧樹(shù)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(guò)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(dòng)向油箱的傳播，從而降低產(chǎn)品整體噪聲。結(jié)合產(chǎn)品生產(chǎn)情況，充分利用WT型橡膠隔振墊，通?？梢允乖肼暯档图s2 dB（A）。

在并聯(lián)電抗器產(chǎn)品地基基礎(chǔ)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(chǔ)與油箱之間的剛性接觸，還可以利用減震器降低振動(dòng)，從而降低噪聲。

1.4 控制鐵軛夾緊力

從圖1可以看出并聯(lián)電抗器鐵心結(jié)構(gòu)中鐵軛為方形截面，以前我們鐵軛采用玻璃黏帶綁扎的結(jié)構(gòu)，綁扎效果不理想，鐵軛的夾緊比較困難，改進(jìn)后鐵軛采用數(shù)十根穿心螺桿強(qiáng)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(lián)電抗器采用三相五柱寬軛結(jié)構(gòu)，3個(gè)心柱，2個(gè)旁軛及上、下軛構(gòu)成。兩旁軛和上下軛用U形夾件及不導(dǎo)磁不銹鋼螺桿進(jìn)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(yán)合，確使夾緊軛片，可減小振動(dòng)，降低噪聲。

1.5 控制心柱鐵芯餅的壓緊力

每個(gè)心柱鐵芯餅的壓緊是由鐵芯餅中的7根不導(dǎo)磁不銹鋼棒及旁軛拉桿來(lái)實(shí)現(xiàn)。既可壓緊鐵芯餅，又不增加損耗。利用我公司從日本和美國(guó)引進(jìn)的計(jì)算機(jī)振動(dòng)和噪聲軟件驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果證明了這種拉緊心柱鐵芯餅的壓緊結(jié)構(gòu)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(yuǎn)離由交流磁通引起鐵芯餅的振動(dòng)頻率100 Hz，所以完全避免共振。同時(shí)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(dāng)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(lái)由漏磁通引起的局部過(guò)熱現(xiàn)象，并大大降低了產(chǎn)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(dòng)，降低噪聲。

1.6 控制心柱鐵芯餅的垂直度

鐵芯餅采用計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)迭片的輻射形結(jié)構(gòu)，使主磁鐵能夠完全按硅鋼片碾壓方向流通，充分發(fā)揮冷軋硅鋼片的優(yōu)越性，達(dá)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(qiáng)度高，彈性模量大于50 kN/mm2。鐵芯餅在專(zhuān)用的真空壓力澆注模具中進(jìn)行真空度為13 Pa以下的真空壓力澆注環(huán)氧樹(shù)脂，使鐵芯餅與氣隙磁墊塊牢固地黏結(jié)成一個(gè)整體。精加工的專(zhuān)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(gè)鐵芯餅的同時(shí)涂環(huán)氧樹(shù)脂膠，將所有鐵芯餅黏成一個(gè)結(jié)實(shí)的整體，減小振動(dòng)，降低噪聲，增加運(yùn)行的安全可靠性。

1.7 油箱采取的技術(shù)措施

通過(guò)增加油箱加強(qiáng)鐵數(shù)量、增厚油箱，降低振動(dòng)振幅來(lái)降低電抗器噪聲。試驗(yàn)證明，改變油箱的整體外形和加強(qiáng)鐵的形狀，根據(jù)實(shí)際情況，可以采用雙層結(jié)構(gòu)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(dòng)噪聲。

1.8 采用隔聲罩措施降低噪聲

對(duì)于大容量產(chǎn)品的噪聲控制或噪聲要求比較苛刻的出口產(chǎn)品，電抗器本體可以采用加裝隔聲罩的措施來(lái)降噪，試驗(yàn)證明加裝后其本體噪聲降低量達(dá)到20 dB左右。為滿足電抗器的更換需要，隔聲罩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要方便拆卸及更換，同時(shí)確保牢固、安全可靠性。

2 減振降噪的生產(chǎn)過(guò)程控制措施

2.1 鐵心裝配中螺栓的緊固

（1）螺栓的材質(zhì)、規(guī)格和扭矩值要求。

（2）執(zhí)行工藝要求的螺栓扭矩。

2.2 鐵心夾件系統(tǒng)部件加工的技術(shù)要求

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

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

（2）夾件腹板經(jīng)過(guò)焊接支板后，嚴(yán)重變形，都是經(jīng)過(guò)焊后的矯正來(lái)達(dá)到技術(shù)要求，其過(guò)程中必然存在平整度超差，即使不超差也會(huì)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(dòng)和噪聲。所以在設(shè)計(jì)時(shí)的夾件結(jié)構(gòu)需要盡量減少夾件腹板上的焊接支板數(shù)量，最大程度地減少操作過(guò)程中矯正工作。

2.3 鐵心疊板過(guò)程問(wèn)題處理的要求

（1）旁軛的厚度差處理的技術(shù)要求和厚度差信息的對(duì)稱(chēng)；

（2）鐵心夾件鋪設(shè)前的水平校準(zhǔn)和檢查及使用的測(cè)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(duì)稱(chēng)緊固，反復(fù)均勻緊固；

（5）轉(zhuǎn)序后夾件系統(tǒng)金屬件加工的偏差檢查，要求生產(chǎn)制造時(shí)對(duì)上工序提出并改正，避免野蠻操作對(duì)接地絕緣系統(tǒng)和金屬異物對(duì)試驗(yàn)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(cè)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(shí)，不僅是要測(cè)量圖紙要求的高度尺寸，同時(shí)要測(cè)量臨時(shí)放置的每餅的水平度，要細(xì)到隨時(shí)旋轉(zhuǎn)滿足水平度后再正式裝配；尤其在測(cè)量三相并聯(lián)電抗器時(shí)，需采用水平尺等工具測(cè)量3個(gè)芯柱水平度，通過(guò)調(diào)節(jié)片使三相鐵芯餅高度一致。

（3）帶有旁軛的產(chǎn)品，心柱高度要滿足設(shè)計(jì)要求的正偏差尺寸，避免壓緊時(shí)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(jù)生產(chǎn)工序的順序，壓緊力需要根據(jù)總裝配時(shí)壓力進(jìn)行反推，不是同一個(gè)壓緊力。

（1）在入爐前（器身）的心柱壓力要比心柱在疊板時(shí)壓力要大；

（2）心柱壓力與器身壓力的關(guān)系，在設(shè)計(jì)時(shí)要核準(zhǔn)心柱中心拉桿的抗拉強(qiáng)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(diào)整。

（2）測(cè)量油箱底部的平整度及測(cè)量工具。

（3）墊腳絕緣及減振墊鋪設(shè)過(guò)程的整體水平度測(cè)量及調(diào)整。

（4）根據(jù)疊板工序鐵心起立前、后的墊腳水平度的記錄，對(duì)比墊腳絕緣整體水平度差異，進(jìn)行填充調(diào)整。

2.7 心柱帶油加壓和試驗(yàn)后心柱加壓

產(chǎn)品經(jīng)過(guò)試驗(yàn)合格，在存棧前的帶油壓力實(shí)施，是保證產(chǎn)品運(yùn)輸和運(yùn)行噪聲可靠性的重要環(huán)節(jié)，此壓力要大于之前工序的壓力。

3 結(jié)語(yǔ)

以上簡(jiǎn)述并聯(lián)電抗器設(shè)計(jì)及其生產(chǎn)過(guò)程控制措施，獲得了較好的實(shí)踐驗(yàn)證。希望能為今后油浸式并聯(lián)電抗器產(chǎn)品的優(yōu)化降噪設(shè)計(jì)提供有益的借鑒和幫助，從而提高產(chǎn)品的性能，滿足低噪聲電抗器的需求。

參考文獻(xiàn)

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

[2]路長(zhǎng)柏.電抗器理論與計(jì)算[M].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)出版社，2009（12）：89-90.