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摘要：随着我国经济建设的不断发展和人们对生产生活需求的不断提升，人们对电力系统的要求也越来越高。电抗器在维护整个电力系统安全稳定运行方面发挥着重要的作用。尤其是近年来，干式铁心电抗器因其性能安全可靠、损耗较小、维修简单以及体积小等优势越来越多地应用在城市办公大楼、商务中心、住宅楼以及人们日常生活和工作的场所，而干式铁心电抗器运行过程中的振动和噪声已经逐渐引起人们的注意。
关键词：干式铁心电抗器，局部磁密，减振降噪
本文主要对干式铁心电抗器的结构进行了简单的介绍，并对干式铁心电抗器振动的原因进行了简单的分析。在此基础上，对干式铁心电抗器的减振降噪的一般措施、经济降噪措施以及运行条件下的降噪措施进行了简单的探讨。
1干式铁心电抗器结构
干式铁心电抗器的基本构造是由空气作为复合绝缘介质、绕组由玻璃纤维复合固化绝缘材料与树脂浇注成形、由含有非磁性间隙的铁轭同铁心作为磁通回路。干式铁心电抗器的基本组成部分包括铁轭、 铁饼、绕组以及气隙。干式铁心电抗器的基本构造如下图所示。
穿心螺杆将铁心柱以及铁轭压密，铁心柱被分成若干个铁饼，通过非磁性材料在铁饼之间相隔，就形成了带间隙的铁心结构。图中铁心被线圈环绕的部分可以近似认为环氧树脂（即气隙）等复合材料占10%，硅钢片（即铁饼）占到总材料的90%。铁轭主要材料就是硅钢片。
2干式铁心电抗器振动原因分析
某电抗器测点示意图和碟簧结构对电抗器的振动影响图如下所示。
通过对干式铁心电抗器一系列的振动试验研究及以上测点图可知，采用碟簧结构能对结构稳定性有较为明显的作用，但是并不能很好地降低干式铁心电抗器的振动。电抗器在连续长期的工作状态下，其铁心内部的温度升高较为明显，导致电抗器产生严重噪声。在高温稳定时，电抗器噪声中较高的频率出现比例增加。表面振动分布情况以及辐射表面形状决定了声辐射效率。铁心的振动是造成电抗器振动的主要原因。在铁心温度升高且稳定之后，电抗器与振动也发生了变化。电抗器两侧与高频振动出现的振动差异较大。当扫频过程中的激励频率与线圈固有频率较为接近时，干式铁心电抗器的振动明显增大，噪声也随着增大。通过对干式铁心电抗器的间隙材料进行更换，能够有效降低电抗器的噪声。当干式铁心电抗器的铁心温度升到一定程度时，间隙的环氧树脂复合材料容易发生玻璃化转化，从而使线圈与一些高频振动发生共振，进而加剧干式铁心电抗器的振动和噪声。另外，在一定的高温条件下，环氧树脂材料的性能发生变化，这样环氧树脂材料的弹性模量就会降低，铁心各阶段的固有频率也会发生一定的迁移，产生明显的改变，可能造成铁心结构低频振动的密集，使干式铁心电抗器产生较大振动和噪声。
3减振降噪一般措施
3.1浇注变压器降噪措施
3.1.1为改善绝缘层，降低磁滞伸缩，可以采用超取向高导磁硅钢片（Hi-B），它能够增强涂层抗张力，使结晶方位更加完整，通过有关试验表明，使用Hi-B硅钢片能在相同的工作磁密度下使铁心噪声降低3～4dB。但是同普通硅钢片相比，Hi-B硅钢片含硅量高，硅钢片的硬度较大，在铁心剪切的过程中容易对刀具造成较大的磨损。同时Hi-B硅钢片的造价较高，增加了成本投入。在磁通密度较小的情况下，普通硅钢片与Hi-B硅钢片的单位磨损相差不大。如在1.41T与1.42T磁通密度情况下，30Q-130硅钢片的单位铁损分别为0.756W/kg与0.743W/kg。而在1.41T与1.42T磁通密度条件下，30Q-120G硅钢片的单位铁损分别为0.752W/kg与0.741W/kg。其中30Q-130G硅钢片比30Q-120G硅钢片的价格减少了0.9元/kg，但是30Q-130G硅钢片比30Q-120G硅钢片的单位铁损增加了0.27%。
3.1.2为了降低产品噪声，可以降低干式铁心电抗器的铁心额定工作磁密度。通过有关电抗器噪声试验表明，当处于在1.45T以上的额定工作磁密度时，铁心噪声随着磁密度每降低0.1T而降低2～3dB，但是磁密度的降低会使得铁心体积增大，而且也增加了产品的成本。另外，若是干式铁心电抗器的铁心额定工作磁密度取值太低，那么优质硅钢片低损耗的优势就无法充分发挥出来。
3.2经济降噪措施
3.2.1适当减小铁心体积。电抗器的主要噪声源就是铁心，一个行之有效地降低电抗器噪声的措施就是减少铁心的重量和体积。可以通过缩小铁心的直径来实现。人们往往认为钢材与硅钢片之间的结构差异会导致铁心直径减小后增加电抗器的成本投入，但实际上，只要对产品进行优化设计，通过一系列的分析、计算以及比较，减小铁心的直径不仅会降低产品成本投入，还会有效降低产品的噪声和空载消耗。
3.2.2通过采用阶梯接缝叠片方式能够有效降低干式铁心电抗器的噪声，而且不会增加成本投入。由于硅钢片的自由端为铁心接缝处，铁心的局部磁密度能够通过阶梯接缝叠片方式得到有效降低，这样接缝处产生的局部磁密的降低就使得接缝处的噪声得到有效降低。
3.2.3将低压绕组与铁心之间的气隙分隔开来。由于电抗器的噪声是一种基波频率为100Hz的声波，它由高次谐波以及基波组成，包括一般波动的所有特征，即含有绕射、折射、共振以及反射的一系列特点，电抗器的铁心截面是近似圆形的多级梯形的对称的截面，噪声的发出体为铁心，可以将其看做由无数个对称的小声波源组成，如果将低压绕组与铁心之间的气隙分隔开来，那么就将对称声波源的相干途径截断，能够大大降低电抗器的噪声。一般可使磁密度降低4～6dB。
3.2.4通过对铁心的夹紧质量进行改善能够在一定程度上降低干式铁心电抗器的噪声。由于铁轭夹紧时常常因为夹件的钢性不够导致中间往外膨胀而两端往内弯曲的现象，从而使得同层的轭片与芯片没能处于同一平面，进而导致横向磁通，磁密波形不再呈现正弦曲线，高次谐波成分因为磁滞伸缩的增大而增大。通过在夹件两端增设限位装置，并且对铁心夹紧力进行适当的控制，能够起到一定的降噪效果。
3.3运行条件下降噪措施
电网的安装场所环境因素、用户负荷性质以及电压等电抗器的运行条件因素都可能引起电抗器噪声增大。为了降低电抗器的噪声，可以对变压器分接头电压进行适当的调节。采用Dyn11接法的变压器，以及将隔离变压器安装在可控硅装置与采用Dyn11接法的变压器之间都能够降低干式铁心电抗器的噪声。当电抗器铁心局部心片短路或者电抗器铁心多点接地时，及时排除铁心故障，就能减少铁心局部磁通畸变，进而减少电抗器噪声。当电抗器与四壁之间的距离小于3m时，且电抗器的安装环境四壁比较光滑时，在安装场所的四壁上铺设吸音材料能够有效降低电抗器的噪声。
结语：为了降低干式铁心电抗器的振动和噪声，可以采用超取向高导磁硅钢片，降低干式铁心电抗器的铁心额定工作磁密度；还可以适当减小铁心体积，采用阶梯接缝叠片方式，将低压绕组与铁心之间的气隙分隔开来，对铁心的夹紧质量进行改善等等。应该在实际工作中进行更加深入的研究与探讨，以更加有效地降低干式铁心电抗器的噪声和振动。
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.2006，7（12）：15-17.
[2]顺特电气有限公司著.树脂浇注干式变压器和电抗器.北京：中国电力出版社.2005：81-128.
[3]梁東旭.关于降低树脂浇筑干式变压器、干式铁心电抗器噪声的探讨[J].电气制造.2007，（5）：42-43.
[4]周艳.梁小华. 降低干式变压器噪声的措施.江西电力职工大学学报.2001.12（14）4：19-20.
[5]刘旺玉，李静，张勇等.干式串联铁心电抗器振动噪声控制研究[J].机械设计与制造.2010（8）：141-143.
关键词：干式铁心电抗器，局部磁密，减振降噪
本文主要对干式铁心电抗器的结构进行了简单的介绍，并对干式铁心电抗器振动的原因进行了简单的分析。在此基础上，对干式铁心电抗器的减振降噪的一般措施、经济降噪措施以及运行条件下的降噪措施进行了简单的探讨。
1干式铁心电抗器结构
干式铁心电抗器的基本构造是由空气作为复合绝缘介质、绕组由玻璃纤维复合固化绝缘材料与树脂浇注成形、由含有非磁性间隙的铁轭同铁心作为磁通回路。干式铁心电抗器的基本组成部分包括铁轭、 铁饼、绕组以及气隙。干式铁心电抗器的基本构造如下图所示。
穿心螺杆将铁心柱以及铁轭压密，铁心柱被分成若干个铁饼，通过非磁性材料在铁饼之间相隔，就形成了带间隙的铁心结构。图中铁心被线圈环绕的部分可以近似认为环氧树脂（即气隙）等复合材料占10%，硅钢片（即铁饼）占到总材料的90%。铁轭主要材料就是硅钢片。
2干式铁心电抗器振动原因分析
某电抗器测点示意图和碟簧结构对电抗器的振动影响图如下所示。
通过对干式铁心电抗器一系列的振动试验研究及以上测点图可知，采用碟簧结构能对结构稳定性有较为明显的作用，但是并不能很好地降低干式铁心电抗器的振动。电抗器在连续长期的工作状态下，其铁心内部的温度升高较为明显，导致电抗器产生严重噪声。在高温稳定时，电抗器噪声中较高的频率出现比例增加。表面振动分布情况以及辐射表面形状决定了声辐射效率。铁心的振动是造成电抗器振动的主要原因。在铁心温度升高且稳定之后，电抗器与振动也发生了变化。电抗器两侧与高频振动出现的振动差异较大。当扫频过程中的激励频率与线圈固有频率较为接近时，干式铁心电抗器的振动明显增大，噪声也随着增大。通过对干式铁心电抗器的间隙材料进行更换，能够有效降低电抗器的噪声。当干式铁心电抗器的铁心温度升到一定程度时，间隙的环氧树脂复合材料容易发生玻璃化转化，从而使线圈与一些高频振动发生共振，进而加剧干式铁心电抗器的振动和噪声。另外，在一定的高温条件下，环氧树脂材料的性能发生变化，这样环氧树脂材料的弹性模量就会降低，铁心各阶段的固有频率也会发生一定的迁移，产生明显的改变，可能造成铁心结构低频振动的密集，使干式铁心电抗器产生较大振动和噪声。
3减振降噪一般措施
3.1浇注变压器降噪措施
3.1.1为改善绝缘层，降低磁滞伸缩，可以采用超取向高导磁硅钢片（Hi-B），它能够增强涂层抗张力，使结晶方位更加完整，通过有关试验表明，使用Hi-B硅钢片能在相同的工作磁密度下使铁心噪声降低3～4dB。但是同普通硅钢片相比，Hi-B硅钢片含硅量高，硅钢片的硬度较大，在铁心剪切的过程中容易对刀具造成较大的磨损。同时Hi-B硅钢片的造价较高，增加了成本投入。在磁通密度较小的情况下，普通硅钢片与Hi-B硅钢片的单位磨损相差不大。如在1.41T与1.42T磁通密度情况下，30Q-130硅钢片的单位铁损分别为0.756W/kg与0.743W/kg。而在1.41T与1.42T磁通密度条件下，30Q-120G硅钢片的单位铁损分别为0.752W/kg与0.741W/kg。其中30Q-130G硅钢片比30Q-120G硅钢片的价格减少了0.9元/kg，但是30Q-130G硅钢片比30Q-120G硅钢片的单位铁损增加了0.27%。
3.1.2为了降低产品噪声，可以降低干式铁心电抗器的铁心额定工作磁密度。通过有关电抗器噪声试验表明，当处于在1.45T以上的额定工作磁密度时，铁心噪声随着磁密度每降低0.1T而降低2～3dB，但是磁密度的降低会使得铁心体积增大，而且也增加了产品的成本。另外，若是干式铁心电抗器的铁心额定工作磁密度取值太低，那么优质硅钢片低损耗的优势就无法充分发挥出来。
3.2经济降噪措施
3.2.1适当减小铁心体积。电抗器的主要噪声源就是铁心，一个行之有效地降低电抗器噪声的措施就是减少铁心的重量和体积。可以通过缩小铁心的直径来实现。人们往往认为钢材与硅钢片之间的结构差异会导致铁心直径减小后增加电抗器的成本投入，但实际上，只要对产品进行优化设计，通过一系列的分析、计算以及比较，减小铁心的直径不仅会降低产品成本投入，还会有效降低产品的噪声和空载消耗。
3.2.2通过采用阶梯接缝叠片方式能够有效降低干式铁心电抗器的噪声，而且不会增加成本投入。由于硅钢片的自由端为铁心接缝处，铁心的局部磁密度能够通过阶梯接缝叠片方式得到有效降低，这样接缝处产生的局部磁密的降低就使得接缝处的噪声得到有效降低。
3.2.3将低压绕组与铁心之间的气隙分隔开来。由于电抗器的噪声是一种基波频率为100Hz的声波，它由高次谐波以及基波组成，包括一般波动的所有特征，即含有绕射、折射、共振以及反射的一系列特点，电抗器的铁心截面是近似圆形的多级梯形的对称的截面，噪声的发出体为铁心，可以将其看做由无数个对称的小声波源组成，如果将低压绕组与铁心之间的气隙分隔开来，那么就将对称声波源的相干途径截断，能够大大降低电抗器的噪声。一般可使磁密度降低4～6dB。
3.2.4通过对铁心的夹紧质量进行改善能够在一定程度上降低干式铁心电抗器的噪声。由于铁轭夹紧时常常因为夹件的钢性不够导致中间往外膨胀而两端往内弯曲的现象，从而使得同层的轭片与芯片没能处于同一平面，进而导致横向磁通，磁密波形不再呈现正弦曲线，高次谐波成分因为磁滞伸缩的增大而增大。通过在夹件两端增设限位装置，并且对铁心夹紧力进行适当的控制，能够起到一定的降噪效果。
3.3运行条件下降噪措施
电网的安装场所环境因素、用户负荷性质以及电压等电抗器的运行条件因素都可能引起电抗器噪声增大。为了降低电抗器的噪声，可以对变压器分接头电压进行适当的调节。采用Dyn11接法的变压器，以及将隔离变压器安装在可控硅装置与采用Dyn11接法的变压器之间都能够降低干式铁心电抗器的噪声。当电抗器铁心局部心片短路或者电抗器铁心多点接地时，及时排除铁心故障，就能减少铁心局部磁通畸变，进而减少电抗器噪声。当电抗器与四壁之间的距离小于3m时，且电抗器的安装环境四壁比较光滑时，在安装场所的四壁上铺设吸音材料能够有效降低电抗器的噪声。
结语：为了降低干式铁心电抗器的振动和噪声，可以采用超取向高导磁硅钢片，降低干式铁心电抗器的铁心额定工作磁密度；还可以适当减小铁心体积，采用阶梯接缝叠片方式，将低压绕组与铁心之间的气隙分隔开来，对铁心的夹紧质量进行改善等等。应该在实际工作中进行更加深入的研究与探讨，以更加有效地降低干式铁心电抗器的噪声和振动。
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.2006，7（12）：15-17.
[2]顺特电气有限公司著.树脂浇注干式变压器和电抗器.北京：中国电力出版社.2005：81-128.
[3]梁東旭.关于降低树脂浇筑干式变压器、干式铁心电抗器噪声的探讨[J].电气制造.2007，（5）：42-43.
[4]周艳.梁小华. 降低干式变压器噪声的措施.江西电力职工大学学报.2001.12（14）4：19-20.
[5]刘旺玉，李静，张勇等.干式串联铁心电抗器振动噪声控制研究[J].机械设计与制造.2010（8）：141-143.