油浸式電力變壓器的噪聲源及降噪對策

摘要：近年來，由于城市用電量的大幅增長，城市用電負荷密度越來越高，特別是城市不斷擴大和城區電網建設的需求，越來越多的變電所深入負荷中心，建于商業區和居民區內，于是變壓器噪聲問題就變得十分突出。變壓器的噪聲不但污染環境，危害人類身體健康，而且影響設備的正常運行。隨著人們環境意識的提高和環保部門對各類噪聲的限制，有關此類的投訴和訴訟也變得越來越多，給社會及經濟效益帶了很多的損失。因此，對變壓器噪聲的更嚴格限制已成為一種現實要求。變壓器噪聲水平的高低，也成為衡量變壓器生產企業設計和制造水平的重要指標。本文對此進行了分析。

關鍵詞：油浸式電力變壓器;噪聲源;降噪對策

一、油浸式變壓器的噪聲源分析

1.1變壓器本體產生的噪聲

造成變壓器本體產生噪聲的主要原因是：其一，硅鋼片的磁致伸縮引起鐵心振動;其二，硅鋼片的接縫處與疊片間存在因漏磁而產生的電磁吸引力引起的鐵心振動;其三，繞組中通過復雜電流時，負載電流產生漏磁引起油箱壁和線圈的振動。由于變壓器的本體噪聲是通過變壓器油以及鐵心墊腳傳遞給箱體和變壓器附件而產生的，變壓器噪聲是由頻率為基頻整數倍的低頻噪聲，以及以2倍電源頻率為基頻的噪聲構成的。通常情況下，電力變壓器的鐵心噪聲的頻譜范圍為100～500赫茲。

1.2冷卻系統引起的噪聲

冷卻裝置引起的噪聲和變壓器本體的噪聲產生的機理相同，冷卻裝置的噪聲也是因為振動產生的。經過國內外大量的電力變壓器運行實踐表明，冷卻系統噪聲主要是由變壓器中冷卻風扇與潛油泵運行時產生的，油浸自冷式變壓器采用的是自冷式的散熱器，它所產生的噪聲和變壓器本體產生的噪聲相比低的多，因此可以不考慮。需要注意的是，電力變壓器是一個由很多部件構成的彈性振動系統，此系統有很多的固有振動頻率。當變壓器鐵心、油箱、繞組及其它結構產生的機械振動固有頻率近似于硅鋼片的磁致伸縮振動的基頻（即電源頻率的2倍）和其整數倍時會產生諧振，造成電力變壓器的噪聲增加。

二、降低油浸式變壓器噪聲技術措施

2.1變壓器本體噪聲的降低

（1）采用全斜交錯接縫的鐵心結構

在心柱和鐵軛傳統的交錯接縫結構中，磁力線在接縫處橫向穿越附近的硅鋼片中，會產生渦流和磁飽和，導致噪聲和空載損耗增大。而采用全斜交錯接縫，保證了心柱和鐵軛交錯搭接，使磁通畸變減小，同時也保證了鐵心整體機械強度。實踐證明，保證磁密1.7T不變，鐵心全斜交錯接縫結構較傳統結構的本體噪聲能夠降低3～5dB（A）。

（2）選用高導磁優質硅鋼片

優質硅鋼片提高了結晶方位的完整度，特殊涂漆層增加了其抗張力，從而降低了其磁致伸縮ε。在磁通密度為1.5T時，高晶粒取向硅鋼片的磁致伸縮ε只有一般硅鋼片的60%。因此，在相同磁密下，優質硅鋼片的磁致伸縮ε較小，產生的振動也相應較小，噪聲可降低2～4dB（A）。

（3）控制鐵心磁密

進一步優化設計，采用合理的鐵心結構形式、尺寸。降低鐵心磁密，可以有效降低噪聲，考慮到降低鐵心磁密會使鐵心截面積、變壓器等值容量和造價相應增加，不利于成本的控制。因此，磁密降低應控制在標準磁密的10%以內。

（4）避免鐵心共振

當鐵心固有頻率與磁致伸縮振動的頻率接近時，會因鐵心共振導致本身噪聲驟增。為避免鐵心共振，設計時應使其固有頻率避開磁致伸縮引起的基頻及二、三、四次高次諧波頻帶。為有效防止鐵心共振，可利用其上部定位件，通過箱沿螺栓的堅固，使箱體與器身上梁緊密接觸。這種方法也能改變鐵心的固有頻率，避免由此而引的噪聲急增。

2.2冷卻裝置振動噪聲的降低

（1）盡可能采用自冷式散熱器，也可采用風冷散熱器配合使用各種類型的低噪音風扇。

（2）冷卻裝置的振動主要是鐵心的振動通過各種途徑傳遞給油箱壁，進而向周圍介質輻射產生噪聲。所以，降低變壓器的噪聲的途徑是阻止鐵心的振動向油箱傳導和降低噪聲向周圍介質的輻射，相應的措施為：

a可在鐵心與油箱箱底之間用彈性連接來代替剛性連接。為了避免共振，要使彈性連接的固有頻率大大低于鐵心的磁致伸縮振動的固有頻率（100Hz）;還可在鐵心墊腳與箱底間放置減振橡膠，此措施對100～400Hz的本體噪聲減振效果顯著;b可采用阻尼層用玻璃絲放在油箱的外表面或內表面;c還可以采用隔聲板將油箱半封或全封閉，在外殼與箱壁之間填充吸聲材料提高隔音量。該辦法能使變壓器的噪聲降低約10～20dB。

2.3從傳播途徑減小變壓器的噪聲

（1）在變壓器本體與外殼間加隔聲材料，可以吸收部分變壓器自身振動產生的噪聲，但采取此種方法需考慮散熱問題。

（2）采用消聲法降低噪聲。即在變壓器一米內放置若干個噪聲發生器，使它們發出的噪聲與變壓器發出的噪聲相互抵消。其原理是首先把變壓器的噪聲信號轉變為電信號，然后放大激勵噪聲發生器，使各噪聲發出的聲音、振幅相等、相位相反，使變壓器的噪聲受到破壞性干擾以達到降低噪聲的目的。

（3）在噪聲傳播的方向設置隔聲墻，也能大大降低噪聲水平。此項措施的理論依據是：聲波在傳播過程中遇到圍墻后，使聲波的傳播方向發生變化，即聲波將要沿圍墻頂部和端部繞行傳播，使聲音得到衰減。隔聲墻的厚度若采用水泥或磚砌，要150mm-240mm厚;隔聲墻的高度通常由變壓器中心到隔聲墻之間的距離以及所希望的降噪量等因素決定，為了更有效的降低噪聲，應該使圍墻盡量靠近變壓器，變壓器到與之平行的圍墻之間的距離應不等于噪聲基波波長的一半。否則可能引起駐波，圍墻的高度應不低于變壓器的高度，但不宜高出太多，高出約0.5米。

三、結束語

綜上所述，造成油浸式電力變壓器產生噪聲的因素有很多，主要包括變壓器本體噪聲和傳播噪聲。因此，在控制噪聲時需要針對不同的噪聲來源采用合理的降噪措施。此外，還要不斷增加變壓器的技術含量，完善和提高變壓器的設計與制造水平，提高變壓器質量，從根本上減少噪聲的產生，從而保證變壓器長期安全、穩定運行。

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（作者單位：中油遼河工程有限公司環境工程所）

作者簡介：韓旭（1988.2.3），性別：男;籍貫：遼寧省大洼縣;民族：漢;學歷：本科、學士;職稱：中級工程師;職務：設計員;研究方向：給排水。