詳解：長圓線圈干式變壓器噪聲超標的分析與處理

上海來揚電氣科技有限公司是一家專門集生產(chǎn)、銷售、服務(wù)于一體的多元化企業(yè)，公司主要產(chǎn)品有試驗變壓器、直流高壓發(fā)生器、直流電阻測試儀、兆歐表、串聯(lián)諧振、回路電阻測試儀、電纜故障測試儀、變壓器變比測試儀、變壓器介質(zhì)損耗測試儀等，我公司擁有20多項產(chǎn)品，也是電力檢修儀器的骨感型生產(chǎn)企業(yè)，熱忱歡迎社會各界的大力支持。

1、概述

環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器由于具有整體機械強度好、耐受沖擊過電壓性能*、過負荷能力強、使用的絕緣材料具有阻燃性、維護方便、耐候性強等諸多顯著優(yōu)點，目前已在高層建筑、軌道交通、鋼鐵化工、海上風電、分布式光伏發(fā)電等領(lǐng)域得到了廣泛的應用，干式變壓器的生產(chǎn)制造水平也隨之不斷提高。無論從產(chǎn)能還是技術(shù)水平來看，我國的干式變壓器都已經(jīng)站在世界的前列。尤其近幾年，在市場競爭壓力的驅(qū)動下，國內(nèi)干式變壓器制造企業(yè)越來越重視產(chǎn)品的質(zhì)量、運行可靠性的提升以及生產(chǎn)制造成本的降低，對新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)的研究和應用也更加關(guān)注，長圓形線圈結(jié)構(gòu)的干式變壓器就是在降本節(jié)材的背景下得到了許多生產(chǎn)制造企業(yè)的應用和推廣。

2、長圓形線圈變壓器簡介

長圓形線圈又名跑道形線圈，顧名思義，就是將圓形線圈分為兩半，中間增加了一段直線部分，類似于運動場中的跑道形狀，故而得名。相比于傳統(tǒng)的圓形線圈變壓器，采用長圓形線圈(鐵心也相應地將主級加厚)后，變壓器的中心距相應會減小，鐵心的窗寬變窄，在相同鐵心截面積、鐵心窗高的情況下，變壓器在長度方向上的尺寸更加緊湊，使用硅鋼片更少，在硅鋼片單位鐵損相同的情況下，變壓器整體的空載損耗也得以降低。因此，從一定意義上來說，在滿足各項電氣運行性能的前提下，配電變壓器采用長圓形線圈既節(jié)材又節(jié)能，因而得到了

3、噪聲超標案例介紹

某公司一臺SCB10-1000/10變壓器實驗過程中出現(xiàn)了噪聲超標的問題，產(chǎn)品主要要結(jié)構(gòu)及相關(guān)參數(shù)如下：變壓器容量1000kVA，額定電壓10/0.4kV，短路阻抗百分比6%。高壓繞組為銅線繞制，分段層式，整體澆注，低壓線圈為銅箔繞制，采用內(nèi)外繞包DMD預浸料高溫固化、線圈兩端樹脂流平端封處理。線圈采用長圓形結(jié)構(gòu)，總高660mm。鐵心采用五級步進、兩片一疊、45度全斜接縫，鐵心窗高740mm，中心距560mm，所用硅鋼片牌號為30Z120，設(shè)計磁密1.62T，采用穿心螺桿的方式夾緊。

試驗情況如下：產(chǎn)品在空載狀況下(電壓達到額定值，鐵心充分勵磁)一切正常，無明顯噪聲，在負載損耗測試過程中，當高壓施加電流達到52A時(此時低壓電流約為1300A),現(xiàn)場變壓器出現(xiàn)了明顯異常的噪聲，通過現(xiàn)場測試，噪聲達到了70dB，并且噪聲為持續(xù)、穩(wěn)定的“嗡嗡”聲。停電后檢查鐵心器身各部位撐緊、夾緊、壓緊的狀況良好，無螺栓松動、線圈移位情況。風機未啟動。

4、原因分析

4.1 干式變壓器噪聲產(chǎn)生的原因

聲音是由震動所產(chǎn)生的，運行中的干式變壓器噪聲主要來源于三個方面：

① 硅鋼片磁滯伸縮引起鐵心片震動產(chǎn)生的噪聲：鐵芯勵磁時，在交變磁場作用

下，硅鋼片的尺寸會發(fā)生微小的變化，沿磁力線方向硅鋼片的尺寸要增加，而垂直于磁力線方向硅鋼片尺寸要縮小，這種尺寸變化稱為磁致伸縮。產(chǎn)生磁致伸縮時，硅鋼片的尺寸會在勵磁作用下產(chǎn)生微小的、有規(guī)律的變化，從而引起片間震動甚至引起鐵心整體的震動，從而產(chǎn)生噪聲?？梢哉f磁致伸縮引起的噪聲是干式變壓器噪聲主要的來源。影響其大小的因素主要有以下方面：首先是硅鋼片材質(zhì)的好壞、鐵心片加工控制以及疊片工藝性能優(yōu)劣，其次，運行中鐵心磁密以及勵磁電流諧波分量有關(guān)，后，和鐵心整體綁扎、刷漆等措施也有一定關(guān)系。②繞組及其他部位未繞緊或撐緊，在漏磁場作用下引起震動從而產(chǎn)生噪聲。③風機產(chǎn)生的噪聲。

4.2試品噪聲超標原因分析

該試品所使用的原材料及疊片工藝、綁扎方式、刷漆工藝等與我廠批量生產(chǎn)的產(chǎn)品并無二致，之前并未出現(xiàn)此類異常。同時，產(chǎn)品設(shè)計磁密并不高，鐵心體積也比較小，為重要的是，變壓器在空載滿勵磁狀態(tài)下并未出現(xiàn)噪聲異常，綜合以上分析，可以初步排除鐵心因素。進一步分析，空載損耗實驗和負載損耗實驗根本的區(qū)別是流過繞組的電流大小不同，負載狀態(tài)下的額定電流遠遠大于空載電流。變壓器在負載狀態(tài)下噪聲異常增大，可以基本判定變壓器噪聲產(chǎn)生的原因是繞組等載流部件在較大的負載電流產(chǎn)生的漏磁場作用下產(chǎn)生了震動，進而引起噪聲異常。為確定上述分析，實驗人員在繞組通電狀態(tài)下(低電壓、大電流)，試著用手感觸了線圈各部位震動情況，事實證明：低壓線圈內(nèi)側(cè)有明顯的震動。