干式變壓器噪聲分析及控制研究

程林　郭偉+李洪偉

摘 要：隨著人們環(huán)境意識(shí)的提高和環(huán)保部門對(duì)各類噪聲的限制，特別是近年來(lái)由于城市的不斷擴(kuò)大和城區(qū)電網(wǎng)改造的需求，變壓器噪聲污染對(duì)環(huán)境的影響不容忽視。該文對(duì)干式變壓器產(chǎn)生噪聲的原因進(jìn)行分析，并對(duì)如何控制噪聲進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：干式變壓器 噪聲 原因 控制措施

中圖分類號(hào)：TM412 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）03（a）-0139-01

1 干式變壓器的噪聲及其標(biāo)準(zhǔn)

人們常說(shuō)的干式變壓器是指通以空氣等氣體作為冷卻介質(zhì)的變壓器，這類變壓器可靠性較高，維修起來(lái)也較為簡(jiǎn)單，因此普遍運(yùn)用在現(xiàn)代的大中型電力系統(tǒng)建設(shè)中。

干式變壓器絕緣性較好，能有效防潮，并且方便管理和修復(fù)，這都是干式變壓器相比于其他變壓器的優(yōu)勢(shì)所在。但與此同時(shí)，干式變壓器在運(yùn)作過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的噪聲現(xiàn)象，給人們的正常生活帶來(lái)了較多不便。任何干式變壓器在使用過(guò)程中都會(huì)存在噪聲問(wèn)題，這不可避免，基于此，干式變壓器在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲大小已經(jīng)成為了衡量干式變壓器性能和質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。我國(guó)已經(jīng)制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)嚴(yán)格限制干式變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生噪聲的范圍，并對(duì)干式變壓器的噪聲大小做出了相關(guān)規(guī)定。《中華人民共和國(guó)環(huán)境噪聲污染防治法》第61條規(guī)定，受到環(huán)境噪聲污染危害的單位和個(gè)人，有權(quán)要求加害人排除危害；造成損失的，依法賠償損失。

2 干式變壓器噪聲產(chǎn)生的原因

2.1 硅鋼片伸縮引起的噪聲

干式變壓器的鐵心是用硅鋼片制成的，硅鋼片容易受到交變磁場(chǎng)的影響，其大小會(huì)隨著磁場(chǎng)的變化發(fā)生相應(yīng)的改變。根據(jù)電學(xué)知識(shí)我們可以知道，變壓器器身、線圈振動(dòng)主要有以下幾方面原因：當(dāng)繞組中有負(fù)載電流通過(guò)時(shí)，負(fù)載電流產(chǎn)生漏磁；線圈繞制不緊湊；線圈和鐵心之間固定不牢固；高壓產(chǎn)品的絕緣處理不當(dāng)，引起噪聲工作回路中含有諧波含量、直流分量；器身間緊固件的剛性接觸；變壓器外部金屬（導(dǎo)磁的）結(jié)構(gòu)件固定不牢固等，導(dǎo)致硅鋼片獨(dú)自規(guī)律的振動(dòng)但是整體產(chǎn)生不規(guī)律的振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生噪聲。

2.2 漏磁引起的繞組振動(dòng)噪聲

正常工作時(shí)，干式變壓器中的繞組線圈會(huì)有電流通過(guò)，環(huán)形的線圈會(huì)產(chǎn)生不封閉的磁場(chǎng)，當(dāng)出現(xiàn)漏磁時(shí)，會(huì)影響干式變壓器硅鋼片的振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲，漏磁現(xiàn)象產(chǎn)生的噪聲一般不是特別明顯。

2.3 電磁作用引起的鐵心噪聲

干式變壓器在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)將干式變壓器包圍在其中，磁場(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)在硅鋼片中產(chǎn)生作用力，使鐵心振動(dòng)產(chǎn)生噪聲。

2.4 冷卻裝置引發(fā)的噪聲

干式變壓器一般運(yùn)行的時(shí)間都比較長(zhǎng)，所以一般變壓器都會(huì)自帶冷卻裝置，以減緩干式變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量。當(dāng)變壓器產(chǎn)生過(guò)多的熱量時(shí)，冷卻裝置會(huì)對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)行冷卻，在這一過(guò)程中，冷卻裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)也是會(huì)發(fā)生噪聲的。再有，冷卻裝置本身的振動(dòng)會(huì)干擾干式變壓器的磁場(chǎng)造成磁場(chǎng)不穩(wěn)定，又會(huì)引發(fā)以上三種噪聲。

2.5 電網(wǎng)電壓引起干式變壓器噪聲

變壓器的主要作用是通過(guò)裝置內(nèi)部一個(gè)回行線路來(lái)改變輸出電壓，但通常在實(shí)際運(yùn)行中，由于客觀原因的限制，會(huì)出現(xiàn)電力不穩(wěn)定等因素的影響，電壓在傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的波動(dòng)，在高電壓的作用下磁場(chǎng)密度增大，導(dǎo)致硅鋼片振動(dòng)的幅度增大，噪聲增大。

2.6 變壓器三相負(fù)載不平衡引發(fā)的噪聲

干式變壓器產(chǎn)生噪聲還有個(gè)原因是出現(xiàn)零序電流。零序電流的出現(xiàn)是因?yàn)楦墒阶儔浩鞯娜嘭?fù)載不平衡而呈現(xiàn)非周期性的變化，當(dāng)某一時(shí)刻出現(xiàn)零序電流時(shí)，變壓器鐵心處產(chǎn)生零序磁通，而磁通的歸零又會(huì)使得鐵心磁通飽和然后產(chǎn)生噪聲。

2.7 短路引發(fā)的噪聲

變壓器出現(xiàn)短路情況是比較危險(xiǎn)的，鐵心未與地面接觸導(dǎo)致放電現(xiàn)象發(fā)生。放電的過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生微弱的噪聲，所以變壓器一定要有一點(diǎn)與大地接觸。另一方面，當(dāng)變壓器多點(diǎn)和地面接觸時(shí)，鐵心局部短路會(huì)使鐵心內(nèi)部形成回路，影響磁場(chǎng)，變壓器內(nèi)部繞組間的電阻增大，導(dǎo)致在同等電壓下產(chǎn)生的電流過(guò)小，這時(shí)干式變壓器同樣會(huì)因?yàn)榇艌?chǎng)紊亂而導(dǎo)致硅鋼片的不規(guī)律振動(dòng)導(dǎo)致噪聲的出現(xiàn)。

3 干式變壓器噪聲現(xiàn)象的應(yīng)對(duì)措施

3.1 使用優(yōu)質(zhì)的鐵心材料

干式變壓器產(chǎn)生噪聲的主要原因是因?yàn)殍F心材料硅鋼片的振動(dòng)，為降低變壓器的噪聲，在設(shè)計(jì)時(shí)可以選用好的硅鋼片或磁滯伸縮小、噪聲低的優(yōu)質(zhì)高導(dǎo)磁硅鋼片，這種硅鋼片由于受特殊處理不易受到磁場(chǎng)的干擾，可以有效降低因?yàn)楣桎撈牟灰?guī)則振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。

3.2 合理設(shè)計(jì)干式變壓器參數(shù)

干式變壓器器產(chǎn)生噪聲的大小一定程度上是跟電磁量的大小相關(guān)聯(lián)的，電磁量大，對(duì)鐵心的干擾就大，電磁量小，干擾就小。所以通過(guò)改變電磁量的大小也能合理的控制噪聲。鐵心的尺寸越大，通過(guò)其本身的電磁量就大，因此合理的設(shè)計(jì)干式變壓器參數(shù)也是控制噪聲值得考慮的一種方法。干式變壓器按相數(shù)可分為單相變壓器和三相變壓器，按容量來(lái)說(shuō)我國(guó)現(xiàn)在變壓器的額定容量是3kVA，5kVA，10kVA，15kVA，20kVA，25kVA，30kVA，40kVA，50kVA，80kVA，100kVA，125kVA，160kVA，200kVA，250kVA，315kVA，400kVA，500kVA，630kVA，800kVA，1 000kVA，1 250kVA，1 600kVA，2 000kVA，2 500kVA，3 150kVA，4 000kVA，5 000kVA，在實(shí)際使用中要根據(jù)實(shí)際需要選擇合適相數(shù)合適容量的變壓器。

3.3 冷卻設(shè)備降低噪聲的措施

上述提到，冷卻設(shè)備也能引起噪聲的產(chǎn)生，那么通過(guò)對(duì)冷卻裝置進(jìn)行改裝也可以減少噪聲的產(chǎn)生。

3.4 器身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改善噪聲的措施

產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以采取有效的措施來(lái)降低噪聲。

（1） 器身墊塊與線圈間，鐵心與支架間增加硅橡膠等彈性材料，消除結(jié)構(gòu)間的相互影響；

（2）低壓線圈與鐵心、高壓線圈之間分別打入撐板等絕緣件進(jìn)行撐緊，將低壓線圈與鐵心、高壓線圈固定牢固，減少運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)，進(jìn)一步降低變壓器噪聲。詳見(jiàn)圖1。

3.5 輔助改善噪聲措施

將干式變壓器分離人們的生活，單獨(dú)存放。另外，在其周圍放置一些隔聲材料。在保證生活質(zhì)量的前提下，生活中盡量不使用高電壓或者少使用高電壓，以減少磁干擾。盡量購(gòu)買質(zhì)量好的變壓器，這樣在使用過(guò)程中就會(huì)避免或者減少問(wèn)題的出現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

干式變壓器噪聲是一個(gè)長(zhǎng)久的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題一直困繞著電力系統(tǒng)方面的技術(shù)人員，在現(xiàn)代化的社會(huì)中，幾乎任何電子產(chǎn)品都需要使用變壓器，因此，關(guān)于變壓產(chǎn)生噪聲的問(wèn)題就顯得格外重要。如何解決這一問(wèn)題，不但是我國(guó)相關(guān)技術(shù)人員需要研究的問(wèn)題，同時(shí)也是電力行業(yè)一直需要面對(duì)與挑戰(zhàn)的的問(wèn)題，值得引起人們足夠的重視。

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