500kV變壓器異常噪聲及振動的原因分析及解決措施

王卓君

摘要：變壓器作為電力網絡環節中最為關鍵的環節，決定了電力網絡能否穩定安全運行。變壓器在工作中最常見的問題是異常噪聲及振動，因此本論文針對此現象展開了探究。首先通過依次分析變壓器的各組成部分來確定原因，然后制定了周密詳細的噪聲及振動測試方案。通過測試、分析及實驗，發現電壓和電流對變壓器異常噪聲及振動得影響大小。最后，針對文中分析出的各種原因提出了相應的處理辦法和監測建議。

關鍵詞：變壓器;噪聲;振動;解決方法

引言

變壓器作為電力網絡中最重要的設備之一，對電力網絡的安全穩定的運行有著至關重要的影響。變壓器異常噪聲及振動是變壓器非正常運作的體現，特別是在500KV的超高壓電網中，如果變壓器發生故障，造成的人力物力損失將是巨大的。除此之外，變壓器的噪聲問題也是現今社會關注的環境問題，因此分析500kV變壓器異常噪聲及振動問題的原因，并提出有用的解決措施是值得研究的課題。

本研究就500kV變壓器異常噪聲及振動的原因進行深入調查，對變壓器的噪聲聲源進行分析，對它的振動進行檢測，最后提出有實用價值的解決方法。

1.噪聲及振動原因分析

變壓器噪聲是由本體結構設計、選型布局、安裝、使用過程中，變壓器本體及冷卻系統產生的不規則、間歇、連續或隨機引起的機械噪聲及空氣噪聲總和。噪聲除了對環境污染外，對人類的健康影響也很大，因此現今社會都把變壓器噪聲水平的高低，作為衡量變壓器生產廠家設計和制造水平的指標，其中變壓器的振動與噪聲往往是密不可分的。

常見變壓器的主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵芯（磁芯），變壓器的冷卻系統也是必備的。由此分析可得變壓器的噪聲聲源主要來自變壓器冷卻器、變壓器的鐵芯和線圈繞組三個方面。變壓器冷卻系統在工作時冷卻風扇會產生噪聲，風扇速度、外形、數量等都會一定程度上影響噪聲的大小。變壓器的鐵芯通常由硅鋼片疊裝而成，在工作時的鐵芯勵磁時硅鋼片磁致伸縮會引起鐵芯振動和噪聲，硅鋼片的疊裝連接和接縫處會因為勵磁過程中磁通分布不均勻造成漏磁，產生側面的電磁吸引力使鐵芯產生振動和噪聲。線圈繞組中有電流流過時，因漏磁產生的電磁力會引起繞組、箱壁的振動和噪聲，但是相對于磁致伸縮振動會小很多。在振動傳播的過程中，變壓器的其他部件與鐵芯處主要振動頻率相近時會產生諧振，從而造成噪聲增大的現象。

除了變壓器本體及冷卻系統的原因之外，變壓器工作電壓的變化、負載電流的改變等外在原因也值得考慮，需要相應實驗進行分析。

2.相應實驗分析

實驗目的主要是驗證變壓器工作電壓的變化、負載電流的改變對異常噪聲及振動的影響，實驗流程圖1如下：

圖1?實驗流程圖

根據以上流程圖，不斷改變變壓器的工作電壓和負載進行多組實驗對比分析，記錄噪聲和振動的大小，得出結論如下：

⑴?電壓的突變會造成變壓器的噪聲和振動增大，但是幅值不大。

⑵?負載電流對變壓器噪聲和振動的影響不大，相比空載情況下振動會稍大。

以上總結可知，變壓器的噪聲和振動的產生是以變壓器本體及冷卻系統為主要原因，振動幅值和噪聲大小與組成鐵芯的硅鋼片的磁通密度有關，與繞組的材質有關，而與工作電壓、負載電流的關系不大。不同的變壓器因為其材質和結構的差異，在不同的工作環境下產生的噪聲和振動也是不同的。

在電力網絡中斷路器、熔斷器、電壓互感器、電流互感器等其他器件的影響，對比以上噪聲均可忽略不計。

3.提出解決措施

通過以上的分析和實驗，可以得到變壓器噪聲和振動的原因。并可根據這些原因提出相應的解決措施。

⑴?變壓器本身設計

①在設計工藝上，鐵芯需要選擇磁致伸縮較小的硅鋼片來疊裝，且疊裝采用全斜交錯的方式可減小磁場畸變。同時緊固鐵芯，控制鐵心夾緊力也能有效減小振動

②變壓器的振動大部分來源于鐵軛的振動，因此增大變壓器中鐵軛面積，可使它的振動較小。

③在鐵心墊腳與箱底之間放置減振橡膠，能使器身與油箱間的剛性接觸變為彈性接觸。從而阻斷部分振動的傳遞，減小本體噪聲。

⑵?變壓器相關其他

①在保證變壓器正常工作前提下，采用噪聲更小的冷卻裝置，同時采取減振裝置。

②增加油箱壁的剛性和強度，也可在內側添加橡膠板，減小箱壁的噪聲和振動。

③在變壓器外部添加隔聲層，把變壓器本體產生的部分噪聲反射和吸收。

④使用噪聲發生器發出振幅相等，相位相反的噪聲，干擾變壓器噪聲達到消音的效果，可降低噪聲。

⑶?注意油箱及其他結構件的振動頻率，避免與變壓器振動頻率相同，以防產生諧振。

⑷?建立電網監測點，能夠實時監測電網電壓和電流的變化并做出警示，及時觀察、分析并解決問題。

⑸?注意對運行現場的環境維護，例如安裝基礎、墻壁及建筑物等，對噪聲有影響。

4.展望

為了更全面的評估和解決電網擾動因數、變壓器結構參數、外在環境等對噪聲和振動產生的影響，后續必須進行更為詳細的監測與分析，才能提出更有效的措施，保證電網的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]余尤好，陳寶志.大型電力變壓器的噪聲分析與控制[J].變壓器，2007，?44（6）：23-?26.

[2]蒯狄正，劉成民，萬達.直流偏磁對變壓器影響的研究[J].江蘇電機工程，2004，?23（6）：?11-16.