變壓器噪聲來源及降噪的方法

曹陽　王曉帆

摘 要：文章分析了變壓器噪聲產生的原理和影響噪聲大小的因素并給出了降低噪聲的方法，希望能為大家以后的投標及設計工作提供參考和幫助。

關鍵詞：噪聲；變壓器；方法

1 概述

隨著變電站距離居民區越來越近，而且人們對環境的保護意識也在增強，變壓器噪聲的問題已經受到電力部門系統以及設備變壓器生產廠家的高度重視。

2 變壓器噪聲的來源

變壓器的繞組、鐵心、油箱（含磁屏蔽）與冷卻裝置所產生的振動都是噪聲的來源。鐵心、繞組、油箱（含磁屏蔽）叫做變壓器的本體，因此，變壓器噪聲的來源是變壓器本體振動和冷卻裝置振動。

變壓器的額定容量、空載電源的諧波、負載電流的諧波、繞組中的直流偏磁電流、鐵心在額定空載條件下的磁通密度以及變壓器鐵心所采用的硅鋼片材料的性能均對變壓器自身所產生的噪聲有較大的影響。

通常，鐵心的振動主要源自于硅鋼片在運行過程產生的磁致伸縮（在這里由于接縫處電磁力引起的振動較小，忽略不計）經我廠試驗研究表明，變壓器工作在1.5T至1.8T這樣一個鐵心額定磁通區間內，其硅鋼片磁致伸縮引發鐵心振動比其負載電流所引發的磁通而產生的繞組、油箱壁（含磁屏蔽）的振動大很多。所以，當變壓器的鐵心磁密度降低到1.4T及以下時，負載電流引起的漏磁通而引發的油箱壁以及繞組的振動噪聲。上面由于鐵心接縫處的電磁力振動較小故忽略不計。

冷卻裝置的噪聲源自于冷卻風扇和潛油泵的運行。國內外的相關試驗表明對于油浸式自冷變壓器，在油箱上安裝的散熱器所產生的噪聲，比來自本體所產生的噪聲低得多，因此不予考慮。對強迫油循環風冷方式的變壓器，其冷卻風機產生的噪聲很高，可以使變壓器的合成噪聲比變壓器本體所產生的噪聲提高4-6dB（A）。

2.1 空載噪聲的影響因素

在變壓器的運行過程中，鐵心在一個交變的磁場作用下，鐵心中的矽鋼片在這種環境下發生了細微的變化，這種變化叫做矽鋼片的磁致伸縮，就是這種矽鋼片的磁致伸縮使矽鋼片產生振動。所以我們可減小矽鋼片的磁致伸縮來降低振動。磁致伸縮的大小與兩個方面有關，其一，矽鋼片的材料本身；其二，鐵心所處環境的磁場大小。在磁場一定的情況下，矽鋼片本身是產生振動的關鍵。矽鋼片在良好的表面處理工藝下，可降低本身的磁致伸縮，例如：矽鋼片經過退火處理、在硅鋼片表面增加涂層。

2.2 空載噪聲的其它影響因素

（1）鐵心結構。對于鐵心直徑的大小，窗高，鐵心重量等都對鐵心的噪聲產生很大的影響。經過我廠多年的生產試驗總結，鐵心重量降低1噸，對于本體噪聲而言可以降低約1/3db（A）。當創高與鐵心直徑的比值每減小0.1，變壓器的噪聲就會有顯著的降低，大約能降低2-3db（A）左右。

（2）高頻頻波共振。當鐵心工作時產生噪聲頻率與變壓器油箱的噪聲頻率接近時，就會發生鐵心噪聲與油箱噪聲的共振，是噪聲加大。

3 降低空載噪聲的辦法

3.1 減少振源噪聲

（1）采用優質矽鋼片。在變壓器計算過程中，選用進口矽鋼片如：新日鐵生產的30ZH120比選用國產的寶鋼生產的B30P120矽鋼片噪聲約降低4-5db（A）。30ZH120的矽鋼片采用良好的表面處理工藝，使其磁致伸縮率較國內生產的矽鋼片有大幅降低。

（2）降低磁通密度。當鐵心磁通密度降低0.1T，變壓器噪聲可降低約2-3db（A）。從變壓器制造的經濟性來考慮即達到相同性能的條件下，銅與鐵的用量占比有著很大的差別，所以不可超過標準磁通磁密度的10%為宜。

（3）鐵心端面處理。在鐵心的端面上涂環氧膠或聚酯膠，增加鐵心表面張力約束，減少磁致伸縮量，從而達到降低噪聲的目的。

（4）優化鐵心接縫。當采用多級接縫（含四級及以上）的鐵心比采用兩級接縫的鐵心的變壓器空載的噪聲要小約4-5db（A）。采用多級接縫（含四級及以上），降低氣隙中的磁密，減小磁吸力從而降低噪聲。

3.2 在吸收聲能減振方面

（1）在變壓器的鐵心與油箱之間增加減震膠墊。這樣可以使鐵心產生的振動得到緩沖衰減噪聲，還可以將噪聲通過膠墊這一彈性連接傳至油箱而降低噪聲。

（2）在油箱的加強鐵中增加隔聲材料。在鐵心下部加減震膠墊從而下部減少噪聲能量，在油箱加強鐵中加隔聲材料，從四周吸收鐵心和油箱的振動能量從而達到降低噪聲的目的。

3.3 加隔音層降低噪聲

油箱增加隔音措施，鐵心的噪音最終都經過油箱傳至變壓器外部，如何使鐵心噪聲經過變壓器油箱后減至最低是很重要的，主要方法有以下幾種[5]：

（1）加強鐵中充以干燥沙子，增加油箱阻尼用以減低噪音，實踐證明，可降5-6dB。

（2）變壓器油箱外壁加裝遮音板，加裝遮音板可降低噪音4-5dB。

（3）增強油箱機械強度，220kV、110kV考慮到真空注油，油箱已按全真空處理，對于電壓等級較低的變壓器，可適當增加油箱機械強度，以減小箱壁振幅，達到減噪目的。

（4）在變壓器基礎與地基之間為底座結構時可考慮加裝減震

墊，材料可選擇軟木橡膠或丁腈橡膠，此種辦法亦可適當降低噪音。

4 結束語

以上內容分析了變壓器空噪聲產生的原因，簡單闡述降低變壓器噪聲的方法，希望文章能對變壓器設計和工藝人員起到一定的借鑒作用。

參考文獻

[1]路長柏.電力變壓器絕緣技術[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1998.

[2]尹克寧.變壓器設計原理[M].北京：中國電力出版社，2003.

[3]C.B.瓦修京斯基.變壓器的理論與計算[M].北京：機械工業出版社，1983.

[4]崔立君.特種變壓器理論與設計[M].北京：科學技術文獻出版社，1995.

[5]路長柏，朱英浩.電力變壓器計算[M].哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1990.

作者簡介：曹陽（1988-），男，遼寧省沈陽市人，工作單位：特變電工沈陽變壓器集團有限公司，職務：設計員，研究方向：電力變壓器設計。