變壓器噪聲的傳播及控制方法探討

閆楊

摘 要 本文針對(duì)電力變壓器運(yùn)行產(chǎn)生的噪音問題，從變壓器噪音的產(chǎn)生機(jī)理和傳播途徑入手，闡述了電力變壓器噪聲控制的重要性和控制策略，提出了變壓器鐵心、繞組和冷卻系統(tǒng)的振蕩是產(chǎn)生變壓器噪聲的主要原因，詳細(xì)介紹了降低變壓器噪聲的控制策略。

關(guān)鍵詞 變壓器噪聲;噪聲傳播;噪聲控制

引言

環(huán)境噪聲是指在某一環(huán)境下經(jīng)常干擾居民日常生活或正常工作、學(xué)習(xí)的各種噪聲的統(tǒng)稱。環(huán)境噪聲不僅干擾居民正常的居住、工作、學(xué)習(xí)和休息，嚴(yán)重的還對(duì)人的心理和生理產(chǎn)生不良影響[1]。

1 電力變壓器噪聲的產(chǎn)生與傳播

變壓器噪聲的聲源分為本體噪聲和冷卻系統(tǒng)噪聲[2]。

1.1 鐵心

磁致伸縮是變壓器本體噪聲的主要來(lái)源[3]。鐵心搭接處的縱牽力在鐵心片間產(chǎn)生的側(cè)推力，也會(huì)造成鐵心的振動(dòng)。變壓器箱體和變壓器鐵心的共振同樣會(huì)增加變壓器的噪聲水平。

1.2 繞組

當(dāng)負(fù)載電流在繞組中流通時(shí)，繞組所占空間及其周圍空間會(huì)有漏磁的產(chǎn)生，由于變壓器漏磁會(huì)對(duì)各個(gè)繞組和變壓器油箱產(chǎn)生電磁力，使得變壓器的繞組振動(dòng)而產(chǎn)生負(fù)載噪音[4]。

1.3 冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)的噪聲主要由風(fēng)扇和油泵的振動(dòng)引起[5]。

2 變壓器噪聲控制方法

變壓器噪聲的控制方式一般分為兩種。一種是通過(guò)對(duì)變壓器本體進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)噪音源頭上的控制，另一種方式針對(duì)噪音在空氣或結(jié)構(gòu)性的傳播的特性，減少噪音的對(duì)周邊環(huán)境的輻射。

2.1 變壓器鐵心設(shè)計(jì)和制造工藝上的降噪策略

（1）降低變壓器鐵心磁通密度

實(shí)踐證明，在1.5T～1.7T是范圍內(nèi)，磁通密度每降低0.01T，可降低噪聲2～3dB（A）。

a選用更加合理的變壓器鐵心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

b增大鐵軛截面積

（2）降低變壓器硅鋼片的磁致伸縮ε

a采用優(yōu)質(zhì)晶粒取向的冷軋硅鋼片

b采用斜接縫疊裝的鐵心結(jié)構(gòu)

c保持鐵心片適當(dāng)?shù)蔫F心夾緊

d保持鐵心片的平整度

e鐵心表面涂膠

（3）避免鐵心共振

在變壓器安裝過(guò)程中，注意緊固箱沿螺栓，可以避免由此而引起的噪聲急增。

（4）油箱振動(dòng)噪聲的控制

a增強(qiáng)油箱強(qiáng)度，減小箱壁振幅

b增加油箱阻尼

（5）降低變壓器冷卻系統(tǒng)的噪音

盡可能選擇低噪音冷卻器和低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇，或者采用風(fēng)扇消聲裝置，如網(wǎng)狀、片式、折板式阻性消聲器等。

2.2 變壓器噪聲在傳播過(guò)程中的降噪措施

通過(guò)控制變壓器噪聲的傳播過(guò)程是變壓器在在安裝過(guò)程中最主要的控制方式，下面介紹幾種目前運(yùn)用最為有效和廣泛的控制方式。

（1）采用半封閉或全封閉隔聲、吸聲技術(shù)

采用隔聲板和吸聲材料，將箱壁或整個(gè)油箱封閉起來(lái)，能大幅度降低變壓器噪聲。

（2）油箱底部與基礎(chǔ)間設(shè)置減振器

在油箱底部與基礎(chǔ)間設(shè)置減振器，避免箱底與基礎(chǔ)間的剛性連接，使振動(dòng)通過(guò)減振器發(fā)生衰減，以達(dá)到降噪的目的。

（3）使用彈性支撐

在變壓器安裝過(guò)程中，使用彈性支撐，減緩變壓器振動(dòng)通過(guò)連接結(jié)構(gòu)的傳播。

（4）填充減振、吸聲材料

①在鐵心墊腳與箱底間放置減振橡膠

②在下鐵軛與木墊塊間空隙填充支撐材料

③在箱壁外兩加強(qiáng)筋間焊接2～3mm鋼板，其間填充吸聲材料

2.3 有源噪聲控制方法

有源降噪系統(tǒng)控制靈活、成本低廉、安裝簡(jiǎn)單。有源降噪根據(jù)聲波相消性干涉理論，現(xiàn)已發(fā)展為具有自適應(yīng)能力的高效智能控制降噪系統(tǒng)。

3 結(jié)論與變壓器噪聲控制的展望

本文通過(guò)對(duì)變壓器噪聲產(chǎn)生機(jī)理的分析，介紹了變壓器噪聲測(cè)量、控制和降低的最常用的方法，并對(duì)每種方法所適用的變壓器實(shí)際安裝環(huán)境進(jìn)行了比較說(shuō)明。

無(wú)論是對(duì)于大型變電站還是居民區(qū)的變壓器，對(duì)于噪音控制的要求越來(lái)越高，也越來(lái)越迫切，變壓器噪聲產(chǎn)生和傳播的理論，模型和計(jì)算方法，以及降噪的方法措施也都需要不斷地研究和完善。

參考文獻(xiàn)

[1] Richards E J . Handbook of noise control. Harris，C. M. （Editor）. McGraw-Hill，New York，1957. 40 sections. Illustrated. 128s.[J]. Aeronautical Journal，1959，63（579）：187-188.

[2] Wen T，Wen-Yuanfang，Zhang X，et al. Investigate and Control of Power Transformer Noise[C]. Power and Energy Engineering Conference，2009. APPEEC 2009. Asia-Pacific. IEEE，2009：1-4.

[3] Moses A J，Anderson P I，Phophongviwat T，et al. Contribution of magnetostriction to transformer noise[C]. Universities Power Engineering Conference. IEEE，2010：1-5.

[4] Arturi C M. Force calculation in transformer windings under unbalanced MMFs by a non-linear finite element code[J]. IEEE Transactions on Magnetics，1992，28（2）：1363-1366.

[5] Waheed A K，Manzoor E，Bilal M，et al. Design of smart cooling system for power transformer[C]. International Conference on Engineering and Emerging Technologies（ICEET），2018. IEEE，2018：1-7.