非晶合金干式变压器负载噪声的研究

文／顺特电气设备有限公司 区富洋 吴红菊 刘燕／

1 前言

非晶合金干式变压器是以新型导磁材料－非晶合金作为铁心的节能型干式变压器。由于非晶合金材料具有损耗极低的特性，使得非晶合金干式变压器节能效果非常突出，而这一特性正好响应了我国建设节约型社会的国策，因此非晶合金干式变压器相对于普通取向硅钢片型干式变压器在市场将具有较大的竞争优势。

由于非晶合金材质特性，非晶合金干式变压器铁心一般为矩形截面，采用三相五柱式或三相三柱式结构；高低压绕组相应做成矩形，低压绕组一般为箔绕式，高压绕组为线绕式、环氧树脂浇注结构。作为一种新型的低损耗干式变压器，非晶合金干式变压器继承了传统干式变压器的难燃、阻燃、可靠性高和免维护等优点。但是噪声、受力以及成本问题一直制约着其飞速发展。

本文结合本公司实际产品噪声振动试验及试验数据，分析出影响非晶合金干式变压器负载噪声的主要因素，提出控制负载噪声的解决办法，并利用此方法在改进产品中成功降低负载噪声17dB。

2 影响非晶合金干式变压器负载噪声的主要因素

电力变压器噪声声源主要有以下几方面：

铁心磁致伸缩导致铁心振动。

铁心叠片接缝处磁力线发生畸变产生的纵牵力。

负载电流产生的漏磁场在绕组导体间、绕组间、绕组和铁心之间产生的电磁力引起绕组、铁心振动。

空载试验时绕组通过的电流只有负载试验时绕组通过的额定电流的百分之几，所以可以认为空载试验中变压器的噪声主要来自铁心磁致伸缩，其他由于电流作用产生的振动对空载试验噪声的贡献可以忽略不计，因此空载试验时噪声反应了铁心材质选取及其结构设计是否合理；负载试验时绕组匝电压很小，所以对铁心励磁作用也很小，因此负载试验时铁心磁致伸缩引起的噪声可以忽略不计；然而由于负载试验时，绕组通有额定电流，在电流作用下，变压器结构产生的振动也是影响负载试验噪声的主要因素。因此非晶合金干式变压器负载噪声声源主要是绕组及夹件在负载电流作用下的振动。

3 试验研究及试验数据

以产品型号为：SCBH15-2000/6.3，生产代号：962003，容量为2000kVA三相三柱非晶合金干式变压器（以下简称非晶干变）为研究对象，为了识别非晶干变负载噪声偏大声源，我们分别对非晶干变进行了空载噪声振动试验、负载噪声振动试验，采用声级计测试各点噪声，采用DHDAS 5923动态信号采集系统测试各点振动加速度幅值。

1）干变噪声振动试验测点布置

（1）噪声测点分布（如图1所示）

（2）振动测点分布（如图2、3所示）

图1 声级测点布置图

图2 夹件振动测点布置图

图3 线圈振动测点布置

2）空载噪声振动试验数据

（1）噪声测试数据(dB)

12 点测试平均值远远小于GB/T 22072-2008《干式非晶合金铁心配电变压器技术参数和要求》的要求。

（2）加速度传感器测试点振动加速度数据(mm/s2)如表1所示。

3）负载噪声振动试验数据

（1）噪声测试数据（包括各种负载电流情况下）如表2所示。

（2）加速度传感器测试点振动加速度数据(mm/s2) 如表3所示。

（3）垫块调整前后噪声测试数据（额定电流）如表4所示。

4 试验数据分析

通过上述试验数据可知负载试验噪声明显大于空载试验噪声，对比两试验中夹件上各测点振动加速度变化不大，可以排除负载试验时噪声偏大是由于夹件振动。根据影响非晶干变负载噪声的几大因素，可以判断容量为2000kVA三相三柱非晶合金干式变压器负载试验噪声偏大主要声源来自绕组，而且通以不同负载电流时，噪声变化比较明显。通过调整垫块压紧程度测试噪声数据对比可知，无论垫块是松是紧，噪声几乎没变化，可见绕组轴向振动对负载噪声影响不大。通过传感器测试负载试验时高低压绕组辐向振动情况，发现低压绕组振动明显大于高压绕组，特别是在低压绕组的长边。故通过上述分析初步认定：低压绕组在电动力作用下辐向振动是导致此非晶干变负载试验时噪声偏大的主要因素。

5 负载噪声解决办法

负载噪声偏大是由于低压绕组辐向振动较大引起，可能是低压绕组强度较弱，因此我们对低压绕组装配采取特殊工艺的办法来降低负载噪声。同一台产品将低压绕组特殊处理后再装配进行空载噪声测试及负载噪声测试，并采用传感器测量了高低压绕组负载试验时辐向振动（绕组振动数据表5所示）。试验发现空载试验时噪声几乎没变，负载试验时低压绕组辐向振动明显减弱，且负载试验时噪声直接下降17dB，可见低压绕组强度较弱的确是负载噪声偏大主要原因。

表1 空载试验时加速度传感器测试点振动加速度数据(mm/s2)

表2 噪声测试数据

表3 负载试验时加速度传感器测试点振动加速度数据(mm/s2)

表4 垫块调整前后噪声测试数据

表5 低压绕组改进后负载试验绕组振动加速度数据(mm/s2)

6 总结

非晶干变噪声一直制约着其发展，本文对一台容量为2000kVA三相三柱非晶合金干式变压器负载噪声偏大现象进行研究分析，通过试验分析找出偏大噪声声源，通过工艺改进，成功将负载试验噪声降低17dB,为进一步研究非晶合金干式变压器噪声问题提供了一种研究思路。

[1]刘燕.非晶合金干式变压器的特点及性能分析.电力设备.2006.11.

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[5]陈玉国.非晶合金铁心配电变压器的分析.电力设备.2005.12.

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