干式變壓器噪聲分析及控制方式探討

摘 要：我國科學技術發展日益加快，人民生活水平逐步提高，那么生產、生活用電量也有了明顯提升。對于電力企業而言，只有正確使用電力設備，選取運作效率較高的、質量較好的變壓器或者發電機，才能保證電能的生產、輸送環節的正常化，也能夠穩定、合理地分配電能。文章通過研究干式變壓器的工作原理，探究出現噪聲的原因，并分析其控制方式，最終達到環保節能的目標。

關鍵詞：干式變壓器；噪聲分析；有效控制方式；研究

中圖分類號：TM412 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）9-0064-02

電網工作中對干式變壓器的應用范圍較廣，干式變壓器有其自身優勢，例如其絕緣性較好，能夠有效防潮，方便管理和修復等。但與此同時，干式變壓器在運作過程中也會產生較為嚴重的噪聲，給人們的正常生產、生活帶來了較多不便。因此干式變壓器的噪聲問題應該成為目前電力相關單位工作者的工作重點之一，而研究控制其噪音的對策、降低噪聲，是本文研究的重點。

1 干式變壓器產生噪聲的主要因素

干式變壓器產生噪聲的主要因素基本上有兩大類：第一，干式變壓器在正常運作過程中的正常噪聲；第二，干式變壓器出現故障，運作過程中有明顯的聲音異常，產生噪音。上述因素是導致變壓器噪聲的直接原因，那么其根本原因有以下幾點。

1.1 由于硅鋼片的磁致伸縮致使變壓器產生噪聲

在干式變壓器運作的同時，其中的鐵心勵磁，硅鋼片就會受到磁力的影響而改變形態和大小，同時，若硅鋼片與磁力線呈垂直關系，那么硅鋼片就會發生反方向的變形。鐵心受到勵磁頻率的影響，有規律地出現震動，發出噪聲，該種噪聲的主要特征是聲音波動大。

1.2 漏磁引起的繞組震動從而產生噪聲

干式變壓器在工作中會有大量電流經過繞組線圈，若線圈的磁力不足或者出現漏磁，那么繞組線圈就會因此而震動，震動聲音過大產生噪聲。該種噪聲的特征為間斷性，且聲音較為低沉。

1.3 電磁效應引起的鐵心噪音

由于漏磁的存在，硅鋼片接縫處和疊片間會產生電磁吸收，從而引起鐵心震動。在變壓器的不斷改進過程中，鐵心疊片技術更加成熟，硅鋼片接縫處與疊片間的電磁力有所減弱，鐵心震動幅度也會因此降低，因此該噪聲較小，可忽略。

1.4 變壓器中的冷卻裝置產生的噪聲

若干式變壓器冷卻方式采用強迫風冷，那么其中的冷卻裝置也會有明顯的噪聲出現。冷卻裝置的噪聲來源主要是裝置內部零件的震動。裝置的噪聲來源主要有以下兩點：第一，變壓器在運作過程中本身的震動引起接頭等部位松動，進而傳遞給冷卻裝置，造成更加明顯的震動，發出噪聲；第二，冷卻裝置中風扇的轉動引發震動，從而帶動整體裝置的震動，發出噪聲。

1.5 干式變壓器產生噪聲來源分析

若干式變壓器運作較為正常、穩定，則不會出現噪聲；而在電力輸送和使用過程中，電網的總體電壓高低以及用電量等因素變化都會促使干式變壓器出現使用故障，引起噪聲。通過研究可知，變壓器的噪聲來源主要有兩點。

1.5.1 電壓的變化導致變壓器震動從而出現噪聲

在電能的使用過程中，電壓會因為外界因素而受到影響出現波動，如果電網內部電壓升高，磁力線在單位面積中的流動量進一步提高，會直接致使磁通密度升高，那么每一個小區域中的電磁力會彼此相斥，鐵心的硅鋼片隨之震動，產生噪聲。

1.5.2 電壓負荷變化引起變壓器震動而出現噪聲

電能流動時會產生一定量的用電負荷，而負荷量是隨著用電量而變化的，由于電能三相負載并不完全平衡，那么零序電流會過大，鐵心的零序磁通隨之變大，電磁力的作用更加明顯，導致干式變壓器出現震動和噪聲。

2 干式變壓器產生噪聲的不良影響

干式變壓器主要在居民區以及自然環境中安裝并運作，那么若變壓器出現故障而產生噪聲，對人們的正常生產、生活甚至自然環境都會帶來巨大的負面影響和危害，相關工作人員應該針對干式變壓器的特征和故障根源進行研究并妥善解決其噪聲問題，避免噪聲對環境產生惡劣影響。通過研究可知，若干式變壓器長時間處于故障狀態而產生強大噪音，會影響到人的腦神經。變壓器發出的低頻類噪聲主要產生的是慢性負面影響，例如人們長時間生活在這種環境中，會逐漸感覺頭疼、情緒不穩定、神經衰弱等不適，最終患上嚴重的神經系統疾病，若孕婦長時間受到噪聲影響，對本人甚至是胎兒都是極為不利的。

通過了解我國疾病控制中心專家的理論可知，低頻與高頻噪音都會對人的生理造成嚴重損傷，且前者的破壞力弱于后者，但是與此同時，低頻噪音會直接到達耳骨，該處的交感神經穩定性受到影響和破壞，那么會很容易引發高血壓、心跳過速、內分泌失調等嚴重疾病。人被迫接受這種噪聲，容易煩惱激動、易怒，甚至失去理智。如果長期受到低頻噪音襲擾，容易造成神經衰弱、失眠、頭痛等各種神經官能癥，甚至影響到孕婦腹中的胎兒。

3 控制干式變壓器運行中產生噪聲的有效措施

3.1 針對噪聲來源進行噪聲的防控措施

在對干式變壓器進行設計時，相關技術人員應該嚴格依照國家標準，切忌使用與該區域電力使用量不匹配的變壓器，也不能選用尺寸不合格或者磁通密度不達標的設備，只有這樣，才能保證變壓器的勵磁，從而確保變壓器的噪聲保持在正常范圍；若相關技術人員在檢修設備時發現變壓器中的鐵心尺寸有誤差、磁通密度有誤，那么就應該及時修理并更換相應元件，防止產生噪聲。

3.2 針對噪聲傳播問題的防控措施

干式變壓器有較多的分類，在不同的區域應用的變壓器設備也各不相同。針對在不同地域使用的變壓器而言，可以為其定制特殊的、符合當地條件要求的外殼，其優勢在于：該方法能夠因地制宜，解決不同地段的干式變壓器震動問題，確保其正常運轉，也不會出現噪聲，不會對當地人民生活和自然造成影響；同時，若干式變壓器本身有嚴重的噪聲問題，該方法能夠有效穩定其運作，降低噪聲的傳播速度，如同設立隔離帶對噪聲進行隔離和削弱。也可以在干式變壓器鐵心外面包一層隔音橡膠，或者在鐵心與夾件之間，夾件與底座之間放減震墊，其目的都是為了降低噪聲。

3.3 完善干式變壓器的設計、組裝流程

設計、安裝干式變壓器時，其內部的零件是相互關聯且相互作用的，因此應該考慮到零件之間的關系，切忌在安裝過程中不考慮零件的尺寸隨意搭配，否則各零件之間就很容易出現縫隙，變壓器在運行中震動的幾率提升，出現噪聲也是在所難免；反之，若零件之間過于緊密，噪聲很容易快速傳播、放大。相關技術人員應該妥善組裝，全面考慮引發震動的各種可能性，發現噪聲，及時檢查是否有松動零件并擰緊。

3.4 解決變壓器接觸不良而引發噪聲的措施

干式變壓器運作過程中若出現明顯的噪聲，時有時無，那么基本可以肯定是由于零件接觸不良，有以下兩種可能性：第一，高壓柜內部零件接觸不到位，有松動；第二，刀閘合位不嚴密。針對上述問題，相關技術人員應該首先測定高壓柜中的電流回路是否有故障，同時不能忽略觸頭、熔斷器是否處于正常工作狀態。

3.5 提升干式變壓器的生產技術

生產技術的進步和優化，能夠從根本上有效降低變壓器噪聲，其中，鐵心的質量好壞直接決定了變壓器的質量優劣。若鐵心質量較優、生產技術較為先進，誤差小，那么鐵心之間的連接就會更加穩定，離縫下降至最小，變壓器就不會因為離縫過大而出現明顯噪聲。優化生產工藝，加強質量測定，能夠從生產的源頭緩解、杜絕干式變壓器的噪聲問題。

4 干式變壓器運行中產生噪聲的實驗研究

4.1 電抗器鐵心應用的必要性

將干式電抗器并聯，因此其額定電壓應在10 kV，對變壓器通電并觀察鐵心溫度，若溫度上升至100 ℃，鐵心柱穿心螺桿會受到直接影響而出現松動現象。測試干式變壓器是否出現震動，可壓實鐵心，確保其不出現過于頻繁的溫度變化，那么鐵心的壓力就能穩定。將電抗器的碟簧壓緊，還可將其碟簧拆除，通過上述兩種方式測試變壓器震動。實驗結果表明，使用碟簧后，震動沒有明顯減輕，但有效穩定了變壓器的運作。

4.2 電抗器連續工作時的震動特性

在確保電壓穩定的前提下，逐步提升鐵心的溫度，直至其達到115 ℃度并測量震動。可選取電抗器在相應溫度條件下進行震動測定。電抗器連續運作，電源為激勵，電抗器本身可作為系統，震動測定結果可歸為響應輸出，那么上述三大因素的關系可以歸納為如圖1所示。

由上圖可知，若三大因素中的電源（激勵）和電抗器（系統）相對固定，震動（響應輸出）也會較為穩定。該實驗表明，電抗器通電運作的前段時間內，震動（響應輸出）并不會過大，而隨著運作時間逐漸延長，震動也會隨之提升。直至通電工作結束后，在整個過程中，電源（激勵）是額定的，那么可知，電抗器溫度提升，其自身也會發生變化。究其原因可知，系統過熱會導致其中的零件性質變化，最終使得整體有所不同，鐵心溫度上升處于恒定狀態（溫度可達180 ℃），絕緣環氧樹脂性質改變，鐵心耦合出200 Hz的高頻激勵。

5 結 語

綜上所述，干式變壓器在運作過程中會產生噪聲，該問題自出現以來一直未得到有效解決，相關技術人員也在不斷研究、探討解決噪聲的有效方法。隨著社會進步，干式變壓器的應用范圍逐步拓寬，該問題也嚴重困擾了人們的正常生產、生活，對自然環境也造成了一定負面影響。因此，本文從導致干式變壓器出現噪聲的幾大原因入手，探究降低變壓器震動的方法，并通過實驗予以支撐。從上述研究中可知，影響變壓器噪聲的重要因素有鐵心溫度、變壓器內部零件、間隙材料等，因此，相關技術人員應該從多方面、多角度入手，透徹分析干式變壓器噪聲原理，并采取相應的技術措施予以有效控制。

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