油浸式電力變壓器的噪聲源及降噪對(duì)策分析

許星帥（哈爾濱變壓器有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

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油浸式電力變壓器的噪聲源及降噪對(duì)策分析

許星帥
（哈爾濱變壓器有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

摘 要：隨著近年來(lái)城市用電量的急劇增加，其用電負(fù)荷密度也隨之大幅上升，相應(yīng)的噪聲問(wèn)題也日益突出。變壓器噪聲既污染環(huán)境，更危及人類健康。人類環(huán)保意識(shí)的提高以及環(huán)保部門(mén)對(duì)噪聲的限制，對(duì)變壓器噪聲加以限制已成為現(xiàn)實(shí)需求。本文主要對(duì)油浸式變壓器噪聲源及其降噪對(duì)策進(jìn)行分析，以期為我國(guó)變壓器噪聲的有效控制提供參考。

關(guān)鍵詞：油浸式電力變壓器；噪聲源；降噪對(duì)策

目前，變壓器噪聲水平高低已成為廠家生產(chǎn)設(shè)計(jì)及制造水平的重要衡量指標(biāo)；用戶則會(huì)根據(jù)其所處位置等情況對(duì)變壓器聲級(jí)水平提出更高要求。而目前變壓器聲級(jí)的相關(guān)規(guī)定難于滿足用戶要求。因此，本文在查閱相關(guān)資料及自身實(shí)踐的基礎(chǔ)上對(duì)油浸式電力變壓器噪聲源及其相應(yīng)的降噪對(duì)策加以分析研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、噪聲源分析

變壓器本體及冷卻系統(tǒng)為變壓器噪聲的兩大來(lái)源。國(guó)外相關(guān)研究結(jié)果顯示，電力變壓器本體振動(dòng)噪聲原因包括三方面，其一，硅鋼片上磁致伸縮造成鐵芯振動(dòng)；其二，硅鋼片疊片與接縫之間或許存在漏磁現(xiàn)象從而產(chǎn)生電磁吸引力引起鐵芯振動(dòng)；其三，繞組中所存在的負(fù)載電流，其通過(guò)會(huì)產(chǎn)生漏磁進(jìn)而造成郵箱壁與線圈產(chǎn)生振動(dòng)。該噪聲主要經(jīng)由油箱與鐵芯進(jìn)而傳至箱體與附件，噪音產(chǎn)生。而冷卻系統(tǒng)噪聲則由油泵及風(fēng)扇振動(dòng)所致。變壓器本體噪聲基頻是電源頻率的兩倍，其低頻噪聲頻率則是基頻的整數(shù)倍。通常情況下，鐵芯噪聲頻譜范圍為100Hz～500Hz。

二、降噪對(duì)策分析

（一）基于噪聲源的降噪對(duì)策

（1）選用優(yōu)質(zhì)硅鋼片。優(yōu)質(zhì)硅鋼片的使用有助于結(jié)晶方位完整度的提高及其特殊涂層抗張力的提高，實(shí)現(xiàn)降低硅鋼片磁致伸縮的目標(biāo)。在磁通密度為1.5t的情況下，電力變壓器其高晶粒取向優(yōu)質(zhì)硅鋼片磁致伸縮約為其他硅鋼片的60%。因而，當(dāng)磁通密度保持不變時(shí)，優(yōu)質(zhì)硅鋼片其磁致伸縮更低，所產(chǎn)生的振動(dòng)也隨之降低，可降低約2dB～4dB的噪聲。鐵芯中磁通密度每降低0.01T，噪聲則可相應(yīng)降低0.2dB。（2）選取優(yōu)良鐵芯物理參數(shù)。首先，盡可能降低鐵芯重量，其重量每降低0.1，電力變壓器噪聲就可降低約為5.7dB。其次，盡可能降低鐵芯窗高與直徑間的比值，換言之，在對(duì)低噪聲變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量將其設(shè)計(jì)為矮胖形，從而有效降低噪聲。再次，可采用增加鐵軛的截面積來(lái)達(dá)到減小磁通密度的目的，實(shí)現(xiàn)鐵芯噪音的有效降低。通常情況下，變壓器芯柱產(chǎn)生的噪聲可采用繞組與圍屏等方式來(lái)降低。鐵軛截面積的增加既能夠有效降低其磁通密度，還能夠增加其與夾件間的接觸面積，使其得以均勻受力，可成功降低噪聲約2dB～5dB。并且，使用此方法電力變壓器整體尺寸無(wú)大幅增加，對(duì)其成本的影響也就相對(duì)較小。應(yīng)注意的是，鐵軛各級(jí)片寬須同時(shí)按比例增大方能夠防止因磁通密度出現(xiàn)差異從而導(dǎo)致?lián)p耗及空載電流增大。最后，在確定鐵芯自振頻率之前應(yīng)先進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，盡可能避開(kāi)鐵芯共振，防止變壓器噪聲增加。（3）改進(jìn)鐵芯結(jié)構(gòu)并采用合理疊裝及裝配工藝。首先，采用全斜交錯(cuò)接縫鐵芯結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的芯柱與鐵軛交錯(cuò)接縫結(jié)構(gòu)，磁力線接縫處橫穿附近硅鋼片，導(dǎo)致渦流與磁飽和，在很大程度上增加了空載損耗與噪聲。而新型全斜交錯(cuò)接縫采用芯柱與鐵軛兩者交錯(cuò)搭接，通過(guò)降低磁通畸變，確保了鐵芯具有較高的整體機(jī)械強(qiáng)度。相關(guān)實(shí)踐結(jié)果顯示，若磁密保持在1.7t不變時(shí)，全斜交錯(cuò)架構(gòu)可在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上降低變壓器約為3dB～5dB的本體噪聲。其次，控制鐵芯夾緊力。研究表明，在鐵芯夾緊力壓強(qiáng)為0.08MPa～0.12MPa的情況下，變壓器噪聲可降至最小值。由上述內(nèi)容我們可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)鐵芯夾緊力的控制對(duì)變壓器噪聲的控制密切關(guān)聯(lián)。因而，在其制造過(guò)程中可通過(guò)使用力矩扳手來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其夾緊力的有效控制。此外，于芯柱級(jí)間位置放置絕緣棒，保證其芯柱綁扎受力均勻，可有效防止鐵芯受力不均而導(dǎo)致磁致伸縮的增加。第三，降低硅鋼片的內(nèi)應(yīng)力。相關(guān)研究已證實(shí)，磁致伸縮對(duì)硅鋼片的內(nèi)應(yīng)力極為敏感。若磁通密度保持不變，硅鋼片內(nèi)應(yīng)力越大，其磁致伸縮升高速度也更為迅速。而優(yōu)質(zhì)硅鋼片抗折彎次數(shù)較低，因而在對(duì)其進(jìn)行剪切、運(yùn)輸與堆放疊積一系列過(guò)程中可考慮使用不疊上軛工藝；針對(duì)油道及夾件絕緣則可使用絕緣紙板進(jìn)行預(yù)壓密化等相應(yīng)處理；結(jié)構(gòu)合理且適應(yīng)性高的翻轉(zhuǎn)架的選用等處理措施均對(duì)過(guò)鋼片內(nèi)應(yīng)力增加的控制及降低具有重要意義。最后，于鐵芯表面涂膠，即是說(shuō)在硅鋼片剪切過(guò)程中，對(duì)疊裝及綁扎后的鐵芯剪切端面另行涂抹樹(shù)脂類膠體涂層，從而將其邊緣處部分內(nèi)應(yīng)力抵消，涂層厚度通常為50～1001xm，過(guò)厚不利于鐵芯散熱，過(guò)薄則降噪效果欠佳。（4）冷卻系統(tǒng)降噪措施分析。冷卻系統(tǒng)噪聲的合理控制對(duì)變壓器噪聲的降低具有重要意義。通過(guò)低噪聲風(fēng)扇、冷卻裝置、自然冷卻方式并輔以消聲、減振裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器冷卻系統(tǒng)噪聲的有效控制。

（二）基于傳播途徑的降噪對(duì)策分析

（1）控制鐵芯振動(dòng)向油箱傳播?？蓪⑾鹉z板置于油箱底與鐵芯墊腳間，將剛性接觸轉(zhuǎn)換為彈性接觸，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)傳播的有效控制。另外，變壓器運(yùn)行過(guò)程中需保持器身定位處和油箱連接件兩處處于打開(kāi)狀態(tài)，避免器身與油箱產(chǎn)生機(jī)械連接，將固體傳播成功消除，降低噪聲。（2）控制油箱振動(dòng)。對(duì)油箱振動(dòng)的控制可采用增加油箱強(qiáng)度，對(duì)加強(qiáng)筋進(jìn)行科學(xué)布置，將槽式筋換為板式筋，控制兩者兼具，對(duì)油箱中部加強(qiáng)筋進(jìn)行適當(dāng)密布等諸多方式。此外，采用科學(xué)的焊接工藝，減小箱壁焊接變形度，以降低制造過(guò)程中油箱殘留應(yīng)力。將槽式筋內(nèi)以河沙、石棉板或鐵砂填充，盡量減少油箱連接與油箱懸臂件兩者間不平連接件，于油箱內(nèi)壁設(shè)置橡膠板等措施均可有效降低箱壁振幅，降低噪聲。（3）控制油箱向外傳播振動(dòng)。將橡膠等減振材料加放于油箱與地基之間，使用螺栓與箱壁外固定并粘貼隔聲板，對(duì)箱壁外兩加強(qiáng)筋間焊裝鋼板，中間填充吸聲材料，對(duì)油箱、散熱器等冷卻裝置之間盡量采用波紋管等軟連或使用集中冷卻等措施均可實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器噪聲的控制及降低。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鐵芯振動(dòng)、油箱振動(dòng)以及冷卻系統(tǒng)采取控制及相應(yīng)的降噪措施可有效降低電力變壓器噪聲水平，上述對(duì)油浸式電力變壓器噪聲源及相應(yīng)降噪對(duì)策的分析已進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證，并取得較好的應(yīng)用效果，可為我國(guó)日后變壓器降噪對(duì)策提供了參考。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號(hào)：TM411

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