大型变压器铁心制作中的夹紧力变化及控制

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1、概述

变压器的噪声与铁心的夹紧力之间存在复杂的非线性关系， 铁心夹紧力存在一个最佳值， 控制在 0.08～0.12MPa 范围内，在最佳夹紧力时变压器的噪 声最低。 相关资料中提到改变铁心的夹紧力能够使 变压器的噪声变化3-5dB(A)左右，见图 1 所

2、 实际制作问题

从理论角度考虑铁心各部分的夹紧力应均匀相 等，而实际制造中铁心上、下轭夹紧力是否与心柱夹紧力相同， 超高压变压器的大型铁心在生产过程中 各工序下实际夹紧力变化情况如何， 变压器在运行 现场的最终夹紧力是否满足要求等等问题， 都需要 在工艺工作中不断探索和完善。

生产过程中对铁心绑扎恒压过程压力是否稳 定， 千斤顶的压力转换为聚酯带的收紧力是否保持不变，铁心经煤油气相干燥后夹紧力有无变化，器身 压紧时夹件受力作用下铁心和铁轭夹紧力变化情况 一一进行了确认。

3、 铁心夹紧力

当铁心的夹紧力低于最佳值时， 由于夹紧力太小, 铁心励磁时引起振动将使松散的叠片振动幅值 增大，噪音随之提高。当铁心夹紧力过大时使磁致伸 缩增强，噪音提高。 铁心在竖直状态下,变压器噪声 的变化量 ΔLPa 与铁心夹紧力 P、心柱(或铁轭)的弯 曲挠度 δ、磁通密度 B 之间的关系,见下式：

4 、铁心夹紧力在生产过程中的变化分析

4.1 铁心叠积后夹紧绑扎

大型变压器用的硅钢片经过叠积形成铁心，这 第一道重要工序中所有硅钢片间隔打上千斤顶绑扎 带夹紧，在其中的一只千斤顶下放置压力传感器，使 用专用的力矩扳手来压紧千斤顶，如图 2 所示。

观察压力显示器的读数， 慢慢增加力矩扳手的力矩，直到压力显示值达到计算要求，停止调整，此 时，铁心平躺状态，夹紧力增加到设定值。

4.2 铁心柱聚酯带绑扎

铁心用千斤顶均匀夹紧并经过充分力传导后，对铁心柱上绑扎聚酯带或称PET带，逐道打紧绑扎，再依次 卸下千斤顶。 通过在千斤顶下压力传感器1和聚酯带下 的压力传感器2的压力变化对比， 见图3所示。 结果证 明：千斤顶的压力转换为聚酯带的收紧力时存在衰减，实际施压下降。

4.3 铁心经煤油气相干燥

铁心、绕组和引线形成的变压器器身需进煤油气相干燥罐干燥，整个加热过程，铁心整体温度随器 身温度升高至 125℃左右，硅钢片温度升高，整体叠 积厚度膨胀， 使铁心辐向外部的聚酯带受到膨胀拉 伸力作用。 这一点可以在器身干燥出罐后的铁心叠 厚测量上得到印证，我们对数台产品跟踪测量，发现 铁心温度 90℃以上时，用大型游标卡尺测量叠厚增 加厚度在 2-6mm。 见图 4 所示。

4.4 铁心在器身压紧中受力变化

通过跟踪器身压紧可发现，铁心在受到液压千斤顶施压直至器身压紧，上夹件上、下部的受力情况不同，下夹件的受力也产生了变化，见图 5 所示。

4.5 铁轭夹紧力变化

（1）安装上夹件时，顶梁、侧梁螺栓拧到靠住夹 件即可，拉带螺杆拧到位。

（2）C 型夹具安装在铁心中部，上轭片长 3m 以 下采用 1 套 C 型夹具，3m 以上的用 2 套；夹紧时观 察夹件腹板是否平直不变形，见图 6 所示。

（3）C 型夹具与夹件腹板之间放置液压千斤顶， 采用计算的压力P1 施压，见图 7 所示。

随机对 4 台产品的铁心叠厚测量，心柱总叠厚一般偏正，上、下轭片总叠厚都偏负，说明铁轭受夹 紧力比铁心柱要大，如表 1 所示。

4.6 铁心在变压器试验后的实际夹紧力

通过跟踪出厂前变压器吊检时铁心叠厚的测 量发现， 铁心心柱叠厚均恢复铁心套装前直径，根据铁心叠厚和夹紧力的变化情况可以大胆推测，变 压器通过空载试验，铁心片内部应力消除，铁心整 体的夹紧力并没有发生根本改变。

5 、测量实例

下面以一台 SFZ11-25000/60 产品为例，铁心总叠厚为 534mm，最大片宽 570mm，如表 2 所示，形成 数据曲线如图 8 所示。

结论： 经过对实际产品夹紧力的理论分析和测试验证，确认了铁心夹紧力在生产过程中发生了衰减。

6 、铁心夹紧力控制方法总结

铁心在绑扎恒压过程中存在衰减； 千斤顶的压力转换为聚酯带的收紧力时存在衰减； 器身经煤油 气相干燥后，铁心受热膨胀，夹紧力增大；铁心降温 收缩，夹紧力随之减小；器身压紧时，铁心夹紧力减小，随后稳定。

通过对初始夹紧力系数的调整， 可以实现铁心夹紧力的准确控制， 从而保证变压器铁心得到最佳夹紧力， 并使夹紧力控制在0.08～0.12MPa 范围内， 从而使变压器的噪声最低。

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