油浸式電力變壓器的噪聲源及降噪對策

摘要：近年來，由于城市用電量的大幅增長，城市用電負(fù)荷密度越來越高，特別是城市不斷擴(kuò)大和城區(qū)電網(wǎng)建設(shè)的需求，越來越多的變電所深入負(fù)荷中心，建于商業(yè)區(qū)和居民區(qū)內(nèi)，于是變壓器噪聲問題就變得十分突出。變壓器的噪聲不但污染環(huán)境，危害人類身體健康，而且影響設(shè)備的正常運(yùn)行。隨著人們環(huán)境意識的提高和環(huán)保部門對各類噪聲的限制，有關(guān)此類的投訴和訴訟也變得越來越多，給社會及經(jīng)濟(jì)效益帶了很多的損失。因此，對變壓器噪聲的更嚴(yán)格限制已成為一種現(xiàn)實要求。變壓器噪聲水平的高低，也成為衡量變壓器生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計和制造水平的重要指標(biāo)。本文對此進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：油浸式電力變壓器;噪聲源;降噪對策

一、油浸式變壓器的噪聲源分析

1.1變壓器本體產(chǎn)生的噪聲

造成變壓器本體產(chǎn)生噪聲的主要原因是：其一，硅鋼片的磁致伸縮引起鐵心振動;其二，硅鋼片的接縫處與疊片間存在因漏磁而產(chǎn)生的電磁吸引力引起的鐵心振動;其三，繞組中通過復(fù)雜電流時，負(fù)載電流產(chǎn)生漏磁引起油箱壁和線圈的振動。由于變壓器的本體噪聲是通過變壓器油以及鐵心墊腳傳遞給箱體和變壓器附件而產(chǎn)生的，變壓器噪聲是由頻率為基頻整數(shù)倍的低頻噪聲，以及以2倍電源頻率為基頻的噪聲構(gòu)成的。通常情況下，電力變壓器的鐵心噪聲的頻譜范圍為100～500赫茲。

1.2冷卻系統(tǒng)引起的噪聲

冷卻裝置引起的噪聲和變壓器本體的噪聲產(chǎn)生的機(jī)理相同，冷卻裝置的噪聲也是因為振動產(chǎn)生的。經(jīng)過國內(nèi)外大量的電力變壓器運(yùn)行實踐表明，冷卻系統(tǒng)噪聲主要是由變壓器中冷卻風(fēng)扇與潛油泵運(yùn)行時產(chǎn)生的，油浸自冷式變壓器采用的是自冷式的散熱器，它所產(chǎn)生的噪聲和變壓器本體產(chǎn)生的噪聲相比低的多，因此可以不考慮。需要注意的是，電力變壓器是一個由很多部件構(gòu)成的彈性振動系統(tǒng)，此系統(tǒng)有很多的固有振動頻率。當(dāng)變壓器鐵心、油箱、繞組及其它結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的機(jī)械振動固有頻率近似于硅鋼片的磁致伸縮振動的基頻（即電源頻率的2倍）和其整數(shù)倍時會產(chǎn)生諧振，造成電力變壓器的噪聲增加。

二、降低油浸式變壓器噪聲技術(shù)措施

2.1變壓器本體噪聲的降低

（1）采用全斜交錯接縫的鐵心結(jié)構(gòu)

在心柱和鐵軛傳統(tǒng)的交錯接縫結(jié)構(gòu)中，磁力線在接縫處橫向穿越附近的硅鋼片中，會產(chǎn)生渦流和磁飽和，導(dǎo)致噪聲和空載損耗增大。而采用全斜交錯接縫，保證了心柱和鐵軛交錯搭接，使磁通畸變減小，同時也保證了鐵心整體機(jī)械強(qiáng)度。實踐證明，保證磁密1.7T不變，鐵心全斜交錯接縫結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的本體噪聲能夠降低3～5dB（A）。

（2）選用高導(dǎo)磁優(yōu)質(zhì)硅鋼片

優(yōu)質(zhì)硅鋼片提高了結(jié)晶方位的完整度，特殊涂漆層增加了其抗張力，從而降低了其磁致伸縮ε。在磁通密度為1.5T時，高晶粒取向硅鋼片的磁致伸縮ε只有一般硅鋼片的60%。因此，在相同磁密下，優(yōu)質(zhì)硅鋼片的磁致伸縮ε較小，產(chǎn)生的振動也相應(yīng)較小，噪聲可降低2～4dB（A）。

（3）控制鐵心磁密

進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計，采用合理的鐵心結(jié)構(gòu)形式、尺寸。降低鐵心磁密，可以有效降低噪聲，考慮到降低鐵心磁密會使鐵心截面積、變壓器等值容量和造價相應(yīng)增加，不利于成本的控制。因此，磁密降低應(yīng)控制在標(biāo)準(zhǔn)磁密的10%以內(nèi)。

（4）避免鐵心共振

當(dāng)鐵心固有頻率與磁致伸縮振動的頻率接近時，會因鐵心共振導(dǎo)致本身噪聲驟增。為避免鐵心共振，設(shè)計時應(yīng)使其固有頻率避開磁致伸縮引起的基頻及二、三、四次高次諧波頻帶。為有效防止鐵心共振，可利用其上部定位件，通過箱沿螺栓的堅固，使箱體與器身上梁緊密接觸。這種方法也能改變鐵心的固有頻率，避免由此而引的噪聲急增。

2.2冷卻裝置振動噪聲的降低

（1）盡可能采用自冷式散熱器，也可采用風(fēng)冷散熱器配合使用各種類型的低噪音風(fēng)扇。

（2）冷卻裝置的振動主要是鐵心的振動通過各種途徑傳遞給油箱壁，進(jìn)而向周圍介質(zhì)輻射產(chǎn)生噪聲。所以，降低變壓器的噪聲的途徑是阻止鐵心的振動向油箱傳導(dǎo)和降低噪聲向周圍介質(zhì)的輻射，相應(yīng)的措施為：

a可在鐵心與油箱箱底之間用彈性連接來代替剛性連接。為了避免共振，要使彈性連接的固有頻率大大低于鐵心的磁致伸縮振動的固有頻率（100Hz）;還可在鐵心墊腳與箱底間放置減振橡膠，此措施對100～400Hz的本體噪聲減振效果顯著;b可采用阻尼層用玻璃絲放在油箱的外表面或內(nèi)表面;c還可以采用隔聲板將油箱半封或全封閉，在外殼與箱壁之間填充吸聲材料提高隔音量。該辦法能使變壓器的噪聲降低約10～20dB。

2.3從傳播途徑減小變壓器的噪聲

（1）在變壓器本體與外殼間加隔聲材料，可以吸收部分變壓器自身振動產(chǎn)生的噪聲，但采取此種方法需考慮散熱問題。

（2）采用消聲法降低噪聲。即在變壓器一米內(nèi)放置若干個噪聲發(fā)生器，使它們發(fā)出的噪聲與變壓器發(fā)出的噪聲相互抵消。其原理是首先把變壓器的噪聲信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺缓蠓糯蠹钤肼暟l(fā)生器，使各噪聲發(fā)出的聲音、振幅相等、相位相反，使變壓器的噪聲受到破壞性干擾以達(dá)到降低噪聲的目的。

（3）在噪聲傳播的方向設(shè)置隔聲墻，也能大大降低噪聲水平。此項措施的理論依據(jù)是：聲波在傳播過程中遇到圍墻后，使聲波的傳播方向發(fā)生變化，即聲波將要沿圍墻頂部和端部繞行傳播，使聲音得到衰減。隔聲墻的厚度若采用水泥或磚砌，要150mm-240mm厚;隔聲墻的高度通常由變壓器中心到隔聲墻之間的距離以及所希望的降噪量等因素決定，為了更有效的降低噪聲，應(yīng)該使圍墻盡量靠近變壓器，變壓器到與之平行的圍墻之間的距離應(yīng)不等于噪聲基波波長的一半。否則可能引起駐波，圍墻的高度應(yīng)不低于變壓器的高度，但不宜高出太多，高出約0.5米。

三、結(jié)束語

綜上所述，造成油浸式電力變壓器產(chǎn)生噪聲的因素有很多，主要包括變壓器本體噪聲和傳播噪聲。因此，在控制噪聲時需要針對不同的噪聲來源采用合理的降噪措施。此外，還要不斷增加變壓器的技術(shù)含量，完善和提高變壓器的設(shè)計與制造水平，提高變壓器質(zhì)量，從根本上減少噪聲的產(chǎn)生，從而保證變壓器長期安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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（作者單位：中油遼河工程有限公司環(huán)境工程所）

作者簡介：韓旭（1988.2.3），性別：男;籍貫：遼寧省大洼縣;民族：漢;學(xué)歷：本科、學(xué)士;職稱：中級工程師;職務(wù)：設(shè)計員;研究方向：給排水。