500kV變電站主變噪聲異常分析及處理

楊柳松

（國網福建省電力有限公司檢修分公司 福建福州 350001）

500kV變電站主變噪聲異常分析及處理

楊柳松

（國網福建省電力有限公司檢修分公司 福建福州 350001）

在變電站運行過程中，由于多種因素的影響，站內設備如主變、電抗器等會發出噪聲，尤其是在夏季負荷高峰期噪聲最為嚴重。受限于站址的選擇，一些變電站靠近居民區，噪聲污染已成為嚴重影響居民正常生活的因素。

500kV變電站；主變噪聲；異常分析；降噪處理

前言

隨著用電需求的增長，變電站的數量及規模日益增長，一些變電站在設計建造時，由于受到選址的限制，離居民區較近，在日常的運行過程中，變電站噪聲問題擾民嚴重。通過對變電站噪聲的分析，能夠準確的了解噪聲的成因，進而采取有效的措施降低噪聲影響。在下面文章里，我們將重點對500kV變電站主變噪聲這一問題進行深入探討，了解其成因并針對性的提出一些改善措施。

1 500kV變電站主變噪聲

在500kV變電站變壓器日常運行過程中，不可避免的會存在噪聲，較為常見的噪聲來源有下列幾個：

（1）運行固有噪聲；

（2）散熱器及風機噪聲；

（3）電氣設備及其操作時的聲響。

上述三個噪聲來源中，變壓器運行固有噪聲最為明顯，且只要變壓器持續運行，噪聲就會長期存在，是造成噪聲污染的重要原因。[1]

2 主變噪聲的成因

在500kV變電站中，應用的變壓器主要是油浸式變壓器，并根據冷卻方式裝設相關的冷卻裝置。根據以往的工作經驗，并結合主變的結構特點，我們發現變壓器產生的噪聲主要是由于鐵芯、繞組和冷卻裝置這三個因素造成的，下面我們針對這三個因素進行具體的分析，了解噪聲的成因：

2.1 鐵芯噪聲分析

變壓器的鐵芯一般是由硅鋼片疊裝而成。它作為變壓器磁力線的主要通路，除了起到集中和傳導磁通的作用外，還是變壓器的內部骨架，起到支撐繞組、引線及其它結構的作用。

在變壓器運行過程中，硅鋼片處于強電場及強磁場的環境中，其尺寸會出現伸縮變化，即磁至伸縮現象。雖然這一伸縮變化不大，但卻是造成鐵芯噪聲的重要原因。由于其伸縮主要是受到磁場的影響，磁場又是隨著一次側交流電的幅值、方向發生變化，所以硅鋼片的伸縮量會隨著交流電的變化而變化。通過試驗和數據驗證得到圖1。

通過對上圖1的分析我們發現在磁通飽和之前，磁至伸縮系數會隨著磁感應強度的增大而增大，飽和后則基本不變。

在交流電的作用下，磁至伸縮頻率會隨著電流頻率按一定關系變化，進而導致鐵芯隨頻率周期性振動，鐵芯的振動大小與鐵芯磁通密度及硅鋼片材質磁性有關。鐵芯的振動首先會通過鐵芯夾件、絕緣油傳導至油箱，最終再由油箱傳到主變周圍。

2.2 繞組噪聲分析

圖1 磁至伸縮與磁感應強度關系曲線

變壓器繞組是變壓器重要的電路部分，一般是由導電性良好的銅、鋁等金屬制成，外有絕緣。在運行過程中，由于電流熱效應會出現發熱，長期運行情況下，繞組最初會由于熱脹冷縮而松動變形。同時在電流流過繞組時，其產生的磁場會在通電的繞組上產生電磁力。電流的周期性波動會導致電磁力的周期性變化，使相關結構件上出現振動。繞組上電磁力是單位體積電磁力的積分，其中B與電流成正比，I為電流密度，可以得出電磁力F=BI2，所以繞組的振動隨著電流的增大而增大，尤其當出現短路故障時，巨大的沖擊電流會造成繞組更大的振動。由于繞組振動在變壓器運行過程中無法避免，且繞組及其附件在振動的作用下會出現松動，進一步增大振動幅度，導致噪聲的進一步升級。

2.3 冷卻器的噪聲分析

變壓器在運行過程中，繞組和鐵芯的發熱情況會隨著運行負荷的增大而增大，運行溫度過高會嚴重損害變壓器各部件的絕緣，影響其運行安全及使用壽命，為了保證變壓器運行溫度符合相關規程規定，相關的冷卻裝置必不可少，一般在500kV變電站，油浸變壓器是通過使用強制風循環來制冷，冷卻風扇在運轉過程中，會不可避免的出現噪音，同時與變壓器殼體連在一起的散熱片也會在變壓器本體的振動作用下出現噪音。風機的功率、數量、位置及啟動與否都是影響冷卻器噪音大小的重要因素。[2]

3 主變噪聲的治理措施

3.1 鐵芯噪聲的治理方法

3.1.1 降低磁至收縮率

降低磁至收縮率，目前主要是針對鐵芯所使用硅鋼片進行優化，具體有采用高導磁的材料、硅鋼片表面合理噴漆、硅鋼片表面進行退火處理三個方法；同時通過加強鐵芯的施工安裝工藝，也能一定程度上降低磁至收縮率。

3.1.2 降低鐵芯的磁通密度

在相同的磁通量前提下，想要降低鐵芯的磁通密度，就必須增大鐵芯的截面積，但是鐵芯的截面積大小會影響變壓器的大小及制造成本，同時也會增大噪聲的發射面積。所以想要通過降低磁通密度來降低噪音會受到很多的限制，一般要求降低量不超過標準磁密的10%。

3.1.3 改善鐵芯結構件

（1）通過改善鐵芯的結構對于降低其磁至收縮量有著一定的作用，如可以通過合理改變鐵芯的長寬比、增大鐵軛面積以及在鐵芯底部裝設減震橡膠來降低噪聲。

（2）改善和縮小鐵芯的接縫

為了有效的降低鐵芯的磁密，在硅鋼片的堆疊過程中一般是采用多級接縫的方法，接縫級數越高，接縫間隙內疊片數也就越多，磁密相應下降，噪聲也將得到很好的抑制；同時通過實踐證明，采用全斜交錯這一接縫方法，在降低磁密、增強鐵芯機械性能等方面更為優秀。

（3）提高施工安裝工藝

在鐵芯的施工安裝過程中，對于硅鋼片的夾緊力度有著嚴格的要求，過大、過小都會增大噪聲；同時還要盡量縮小硅鋼片間的接縫。[3]

3.2 繞組噪聲的治理方法

鑒于繞組振動的不可避免性，在對繞組噪聲進行治理時，應遵循的原則是對繞組施加適當的預緊力，且在日常的運行過程中加強對此預緊力的監測。

3.3 油箱噪聲的治理方法

油箱自身并不會產生噪聲，其主要是作為繞組和鐵芯噪聲的傳導途徑，最終由油箱外壁向四周傳播，所以通過對油箱進行一定的改造、處理，也能有效的降低主變噪聲。具體可采取的措施有：

（1）增大油箱的阻尼，加強油箱的剛性，減小油箱振動的幅度。

（2）在油箱與基座間安裝減震器，降低傳導的振動。

3.4 冷卻器噪聲的治理方法

冷卻器在變壓器運行過程中，對于保障運行溫度有著重要的作用，在既保證降溫需求的同時，通過下列措施能夠一定程度的降低噪音：

（1）合理選擇冷卻方式。在不同的季節、負荷峰谷時段，變壓器溫度有著很大的差異，在運行過程中合理的應用冷卻方式能夠一定程度的減少噪音污染，如在冬天、負荷低谷時段，變壓器溫度低時，可停用風機及強制循環油泵，依靠散熱片自然降溫；在夏天、負荷尖峰時段，變壓器溫度高時，可以投入風機及強制循環油泵。為了實現這一目的，要求針對變電站制定相關的規程，嚴格要求風機、強制循環油泵的啟停條件。

（2）軸流風機的選擇。目前環保的低噪型軸流風機已經普及，在變電站技術改造過程中，應及時進行更換；同時應盡量選用大口徑、低轉速的風機。

（3）加強設備維護更新

在風機長期運行過程中，軸承缺油、扇葉損壞、連接處松動都會使其噪音增大，為此在設備巡檢過程中，發現此類問題要及時的進行維護更新，冷卻風機的處理無需變壓器停電。同時還應定期對扇葉進行清潔，避免因扇葉積灰結塊增大風阻，增大噪音。

（4）加裝減震裝置

通過在變壓器本體與冷卻器之間加裝減震裝置也能在一定程度上降低噪音，主要是安裝在油箱與散熱器、固定風扇支架的箱壁這兩個位置。

3.5 室外變改室內變

為了降低噪音對周邊居民生活的影響，將室外變改造為室內變是效果最為明顯的一種手段，且施工快捷、方法簡單。這一方法的目的是在變壓器原有基礎上建設一座隔音室，將變壓器包在室內。在實際的應用過程中，應在隔音室墻面敷設吸音墻磚，外室門也應是專業的防火隔音門。為了滿足變壓器運行溫度要求，還應在墻壁上安裝消聲百葉及低噪音軸流風機。[4]

4 結束語

500kV變電站主變噪聲問題，不只是影響著周邊居民的正常生活，同時也會對站內設備造成一定的危害。在上面文章里，我們只是簡單的對變電站主變噪聲的成因及防止措施進行了探討，在實際的工作中，對于噪聲問題，應從變壓器本體內部、外部、設計、工藝等多個方面入手，綜合各種降噪方法，最終降低甚至消除噪聲，改善變電站運行環境。

[1]申濤，孫曉剛，戴建根，藍益軍.一起500kV變電站主變噪聲異常分析及處理[J].變壓器，2013（02）：70.

[2]楊勝云.500kV變電站主變噪聲異常分析及處理[J].科技與企業，2015（11）：249.

[3]黎文輝.高壓變電站噪聲污染預測與防治技術研究[C].廣東工業大學，2015：9～13.

[4]潘家瑋.變電站的噪聲分析與降噪控制策略研究[C].華南理工大學，2014：20～25.

TM63

A

1004-7344（2016）12-0063-02

2016-4-2

楊柳松（1990-），男，助理工程師，本科，主要從事變電一次檢修工作。