啟備變壓器空載運(yùn)行噪音分析

李岷埕

湖北工業(yè)大學(xué)，湖北武漢 430068

1 變壓器空載噪音的原因分析

變壓器空載運(yùn)行時(shí)的噪音產(chǎn)生主要有三個(gè)的影響因素。第一個(gè)因素是由磁致伸縮引起的噪音。硅鋼片受到交變磁場(chǎng)的影響而產(chǎn)生階段性的磁致伸縮，是硅鋼片發(fā)生振動(dòng)從而產(chǎn)生噪音。硅鋼片包含的化學(xué)成分及其本身的厚度，以及其表面的工藝處理都可對(duì)磁致伸縮產(chǎn)生影響。第二個(gè)因素是由振動(dòng)頻率引起的噪音。在變壓器中的鐵心具有基礎(chǔ)頻率和高頻率的雙重磁通，這直接使變壓器在空載運(yùn)行中存在的高頻率頻波達(dá)兩次以上。如果鐵心油箱的頻率接近于噪音頻率，那么就會(huì)產(chǎn)生噪音的共振作用，使噪音量大幅度增加。第三個(gè)因素是有變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)引起的。噪音的大小也受到變壓器鐵心的窗口尺寸、質(zhì)量以及心柱的直徑長(zhǎng)度等因素的影響。

2 變壓器噪音的頻率和強(qiáng)度的判斷分析

對(duì)于變壓器噪音的頻率和強(qiáng)度的判斷分析方法有三種：第一種方法是斷電法，即對(duì)變壓器進(jìn)行短時(shí)間的突然斷電，通過(guò)頻譜圖的檢測(cè)分析噪音的分布狀況，來(lái)確定噪音產(chǎn)生的原因。第二種方法是改變電源電壓，即在變壓器空載運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)供電電源的電壓進(jìn)行改變，以此來(lái)觀察噪音變化的情況，分析由鐵心的原因引起的噪音的變化情況。第三種方法是改變變壓器的負(fù)載情況，即比較變壓器在空載狀態(tài)下和不同負(fù)載狀態(tài)下噪音的差別，來(lái)進(jìn)行線圈引起的噪音和鐵心引起的噪音二者之間的規(guī)律區(qū)別。對(duì)于變壓器的噪音檢測(cè)最好在噪音實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，以消除外界其它噪音的干擾作用。如果在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行噪音測(cè)試，也要對(duì)其測(cè)試的環(huán)境進(jìn)行盡可能的靜化，以保證噪音檢測(cè)試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

對(duì)于大多數(shù)變壓器，通過(guò)對(duì)噪音頻譜圖的分析可以明顯看出，變壓器空載運(yùn)行中產(chǎn)生噪音的主要原因來(lái)自于磁致伸縮引起的硅鋼片鐵心的振動(dòng)噪音。另外，大型變壓器的輔助設(shè)備通常也存在著較大的噪音比重，而且噪音情況表現(xiàn)不穩(wěn)定。尤其電機(jī)和通風(fēng)的噪音，具有較寬的頻率范圍?？蛇x用噪音低的電機(jī)和對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行小噪音的設(shè)計(jì)。

通過(guò)對(duì)容量不同的變壓器的產(chǎn)生的噪音的頻譜分析圖可以明顯的看出，降低鐵心的噪音是降低啟備變壓器控制運(yùn)行噪音的關(guān)鍵方法。對(duì)于鐵心噪音的大小的控制，與鐵心的磁密度、尺寸大小、材料和制作工藝都有關(guān)系，要綜合加以考慮。在對(duì)噪音源進(jìn)行噪音控制的同時(shí)還有注意對(duì)噪音傳播途徑的有效控制。

3 降低啟備變壓器空載噪音的有效措施

3.1 降低變壓器鐵心的噪音措施

鐵心作為變壓器噪音產(chǎn)生的主要來(lái)源，對(duì)其采取的降噪措施主要包括以下幾點(diǎn)：

1）減小鐵心的磁通密度，增加鐵心的直徑長(zhǎng)度；采用具有良好磁致伸縮性能的高導(dǎo)磁硅鋼片材料，此種材料導(dǎo)磁性高，抗張力性能好，對(duì)磁致伸縮方面的影響大大降低。另外，內(nèi)應(yīng)力對(duì)硅鋼片的磁致伸縮影響很大，同樣的磁通密度的硅鋼片，內(nèi)應(yīng)力的大小之間影響磁致伸縮的升高速度，即內(nèi)應(yīng)力越大，磁致伸縮升高的速度越快。因此，要盡量減少鐵心硅鋼片的內(nèi)應(yīng)力。

2）對(duì)于鐵心振動(dòng)控制方面，加載彈性較大的隔振材料于鐵心和接觸件之間，同時(shí)也安裝隔振材料于變壓器和基礎(chǔ)間之間，起到隔振的效果，對(duì)降噪比較有利。對(duì)于鐵軛和墊塊間存在的縫隙和器身定位均可用環(huán)氧膩?zhàn)舆M(jìn)行填充，以對(duì)鐵心的振動(dòng)進(jìn)行控制。利用鐵心上部的定位件用螺栓進(jìn)行箱體和器身的固定，以防止鐵心共振的產(chǎn)生。放置減震橡膠于鐵心的墊腳處，以減少振動(dòng)的產(chǎn)生。

3）對(duì)鐵心的材料表面涂刷膠層，可起到將作用于邊緣的內(nèi)應(yīng)力抵消的作用，這樣可間接的減小了內(nèi)應(yīng)力的磁致伸縮的影響。對(duì)于鐵心的夾件結(jié)構(gòu)可加以改進(jìn)，對(duì)其夾緊力進(jìn)行合理控制，對(duì)降低噪音也可以起到一定的效果。

3.2 對(duì)變壓器整體進(jìn)行降噪的措施

除了對(duì)變壓器鐵心采取關(guān)鍵部位的降噪措施外，還應(yīng)對(duì)變壓器的整體采取有效的降噪措施：

1）裝置隔音層。隔音層不僅能夠?qū)⒋┻^(guò)的噪音進(jìn)行部分的吸收，發(fā)揮噪音降低的作用，還可以將變壓器的本體噪音進(jìn)行回歸反射，通過(guò)反射循環(huán)，達(dá)到降低噪音的目的。在安裝時(shí)，可將隔音板在油箱的加強(qiáng)鐵上用螺栓進(jìn)行緊密的固定，成為隔音層，此種方法對(duì)變壓器本體噪音的降低有較好的效果，被廣泛使用；

2）噪音抵消法。降低噪音采用消聲法，即在變壓器周圍1m 以內(nèi)安裝噪音發(fā)聲器多個(gè)，用這些噪音發(fā)聲器發(fā)出的噪音與變壓器產(chǎn)生的噪音發(fā)生作用，使二者互相產(chǎn)生抵消的效果。發(fā)生器噪音的干擾了變壓器的噪音，使其受到破壞，以達(dá)到降低變壓器噪音的效果；

3）其它方法的運(yùn)用。在對(duì)變壓器的設(shè)計(jì)時(shí)，要預(yù)先考慮到變壓器空載運(yùn)行中噪音降低的效果，在進(jìn)行制作時(shí)可推薦使用自冷式的散熱器，這樣可避免風(fēng)扇和油泵的噪聲同時(shí)存在而產(chǎn)生的疊加。同時(shí)，可以在散熱片的數(shù)量上進(jìn)行適量的添加，以適應(yīng)大型變壓器的需要。變壓在布置在室內(nèi)時(shí)，可使用吸音材料于室內(nèi)的墻面上形成隔音層，這樣可以發(fā)揮隔音層的吸音和反射的雙重降噪作用，具有良好的降噪效果。

4 對(duì)變壓器噪音進(jìn)行降噪措施的應(yīng)用實(shí)例檢驗(yàn)

對(duì)于220kV 和500kV 兩個(gè)變電站進(jìn)行噪音對(duì)比測(cè)試，其中220kV 變電站采用戶外油循環(huán)風(fēng)冷變壓器，500kV 變電站移置在室內(nèi)，并內(nèi)墻裝置吸音壁，同時(shí)改為自冷式散熱。測(cè)得220kV 變壓器白天噪音為65dB～70dB，夜間為62dB～67dB。500kV變壓器噪音白天為60dB～65dB，夜間為52dB～57dB?？梢?，采用降噪措施的變壓器其噪音降低效果明顯。

綜上所述，對(duì)啟備變壓器空載運(yùn)行的噪音可采用本體降噪和外部降噪相結(jié)合的方式來(lái)進(jìn)行。在本體降低鐵心的振動(dòng)頻率，提高熱度發(fā)散的能力來(lái)降噪。在外部可采用減震和隔音的方式來(lái)降噪。減少器身噪音的同時(shí)有效控制噪音的傳播途徑，使變壓器空載運(yùn)行中產(chǎn)生的噪音得到良好有效的控制和降低，從而保證變壓器的平穩(wěn)持續(xù)的運(yùn)行。

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