大型電力變壓器的噪聲分析與控制

王盈

摘 要：隨著電力事業(yè)快速的向前發(fā)展，高電壓輸電線路廣泛應用于城市建設，這不可避免的引發(fā)了人們對于變壓器噪聲的關注。變壓器的噪聲在我國相關城市噪聲標準當中有明確的規(guī)定，根據(jù)變壓器噪聲標準，中小型變壓器普遍符合噪聲標準，而大型變壓器的噪聲則超出了標準。故此，通過制定更加科學有效的解決措施，希望可以降低大型變壓器的噪聲，更好地解決變壓器制造業(yè)以及相關使用部門所面臨的問題。

關鍵詞：變壓器;噪聲;相關舉措

一、變壓器噪聲產(chǎn)生原因

本體所產(chǎn)生的噪聲以及冷卻系統(tǒng)發(fā)出的噪聲是變壓器噪聲根源的兩大組成部分。在交變磁場的作用之下，鐵心的硅鋼片會發(fā)生磁致伸縮，而這種現(xiàn)象會使得鐵心產(chǎn)生周期性的振動。在漏磁場電磁力的作用之下，繞組會使得內部的一些部件出現(xiàn)震動，從而引起噪聲。

（一）鐵心電磁吸力

圖 1當中，在a與f、a與d接縫中，鐵心如果受到了FU電磁吸引，而在b與f、b與d的接縫中受到了FV電磁吸引，在c和g、e和c接縫中受到FW電磁吸引，那么就會造成鐵芯硅鋼片的接縫間產(chǎn)生相對運動，這種運動趨勢具有周期性和往復性，并且運動程度會比較強烈。此時若鐵心出現(xiàn)了松動以及加緊力受力不均的問題，鐵心硅鋼片也會產(chǎn)生相對運動，該運動也具有較強的周期性和往復性，這主要是由于夾件和鐵心間所產(chǎn)生的摩擦力不足以確保整體的平衡。當鐵心硅鋼片之間產(chǎn)生摩擦時，或者是金屬接縫出現(xiàn)了撞擊現(xiàn)象，這些都會發(fā)出比較大的噪聲。當硅鋼片出現(xiàn)磁致伸縮時，會使得鐵心產(chǎn)生摩擦，除此之外，金屬接縫也會出現(xiàn)撞擊，這些問題大多數(shù)產(chǎn)生于鐵心接縫的地方。與此同時，再加上較高倍數(shù)頻率共振，聲音就會從內部向外部進行傳播，層層遞增就會使得變壓器的噪聲強度逐漸提高。

（二）磁致伸縮

鐵心在勵磁時硅鋼片會出現(xiàn)磁致伸縮。由于受到交變磁場的影響，硅鋼片的尺寸會產(chǎn)生細小的變化。電源頻率的變化周期是磁致伸縮周期的兩倍，當鐵心產(chǎn)生磁致伸縮時，會造成變壓器本體出現(xiàn)震動，基頻是電源頻率的兩倍。硅鋼片的具體材料會決定磁致伸縮大小，而磁致伸縮率越大，變壓器所產(chǎn)生的噪聲也就越大。磁場的作用會呈現(xiàn)出層層遞進，此時繞組的周圍會產(chǎn)生較強的電磁力，導致繞組產(chǎn)生振動，噪聲也就隨之而來。除此之外，相關設備如果在安裝的過程當中沒有按照相應的工序，使得安裝的質量大幅度下降，這也會使裝置出現(xiàn)不同程度的噪聲。還有變壓器在安裝的過程當中如果地基不平整，或者是底板設置的過薄，這些情況都會使變壓器產(chǎn)生噪聲，進而影響變壓器的運行質量。

（三）漏磁場的影響

大型電力變壓器當中存在大量的電流，因此漏磁場也會有明顯的增大，若繞組當中有持續(xù)運行的電流，就會和漏磁場彼此產(chǎn)生作用，這種相互作用具有持續(xù)性，會在導線上產(chǎn)生電磁力，方向發(fā)生于軸向，在這種推力的作用下，鐵心就會產(chǎn)生金屬撞擊，進而產(chǎn)生振動現(xiàn)象，噪聲也就產(chǎn)生了。當導磁回路產(chǎn)生漏磁現(xiàn)象時，漏磁本身就具有交變性，故而就會出現(xiàn)交變電磁力，如果鋼件之間的穩(wěn)定性不高，金屬之間就會產(chǎn)生更多的撞擊，頻率也會更高，從而形成持續(xù)性的噪聲，除此之外，漏磁的地方會存在引線，引線的出現(xiàn)也會受到磁場的影響，漏磁場的作用力會持續(xù)的增加，引線受力增加明顯，這樣也會使得噪聲的強度不斷提高。

二、大型電力變壓器的噪聲控制方法

（一）噪聲的降低措施

為了能夠有效控制大型電力變壓器所產(chǎn)生的噪聲，需要具有針對性地開展以下措施：工作人員可以根據(jù)實際的情況，增加箱壁的厚度，除此之外，也可以合理的去設置一些加強筋，但是要注意控制加強筋之間的距離，并且還要選擇合適的焊接工藝，防止在焊接的過程當中箱壁出現(xiàn)變形。在制造的過程當中，應該合理的控制殘留下來的應力，從而能夠減少油箱所產(chǎn)生的振幅進而降低噪聲的產(chǎn)生，與此同時，在油箱的底部或者是基礎間的位置，可以設置減振器，減振器在一定情況中也可以降低噪聲，將噪聲控制在合理的范圍之內。通過增加油箱阻尼也可以起到降低噪聲的效果，根據(jù)現(xiàn)實的情況，選擇適量的橡膠板安裝于內部，如果變壓器有磁屏蔽，可以在油箱的四周和磁屏蔽的中間設置橡膠板，這樣既不會干擾油箱散熱，還能夠降低噪聲。

應用鐵心多級接縫，如果磁通在接縫的位置分布比較均勻，那么存在于縫隙當中的磁通密度就會有不同程度的下降，此時存在于接縫當中的噪聲會不斷地得到弱化，從而就可以降低噪聲分貝。為了確保噪聲頻率能夠得到適當?shù)慕档停ぷ魅藛T在設計的過程當中，需要充分的考慮到實際的運行情況，把握鐵心的自振頻率，減少鐵心自振所產(chǎn)生的噪聲。在整個工序實施的過程當中，應該對窗口的尺寸進行適當?shù)恼{整，根據(jù)變壓器的運行情況來選擇適當?shù)念~定頻率，有效避開自振頻率的范圍，還可以通過了解共振頻帶，有效避開鐵心產(chǎn)生共振的頻率范圍，通過以上措施可以很大程度上將大型電力變壓器所產(chǎn)生的噪聲控制在合理的范圍內，噪聲排放符合各種國家標準及規(guī)范。

（二）噪聲的消聲措施

雖然通過各種各樣的方式可以有效地降低噪聲，但是完全使噪聲消失是不可能的，降低噪聲的范圍也是有限的，故此，只有充分的了解噪聲的傳播途徑，才能夠更有效的降低噪聲，使噪聲在傳播中就被消除。噪聲發(fā)生器也是一種不錯的選擇，在變壓器的有限范圍中，噪聲發(fā)生器所出現(xiàn)的噪音，通過內部裝置的一系列變化，能夠變成噪聲信號，噪聲信號在傳輸?shù)倪^程當中是以電信號的形式，進而就會和變壓器的噪聲進行抵消。與此同時，以噪聲發(fā)生器為基本，變壓器的噪聲會受到其它裝置的干擾，進而在傳播的每一個環(huán)節(jié)當中得到遞減，以至于能夠實現(xiàn)逐步的消失，但是這種情況只有當兩種噪聲達到同樣的振幅時才會出現(xiàn)。因此，通過對噪聲控制系統(tǒng)進行優(yōu)化和調整，安裝聲音調節(jié)器以及相應的電子控制設備，能夠有效控制噪聲的振幅。噪聲控制系統(tǒng)當中的相應裝置可以安裝在油箱的任意地方，該裝置能夠有效的根除油箱所發(fā)出的噪聲。除此之外，緩沖裝置對于降低噪聲也是非常重要的，防震膠墊可以設置在磁屏蔽與油箱當中的任意地方，在鐵心墊腳的地方設置防震膠墊，以此也可以起到很好的降低噪聲作用。

三、結束語

城鎮(zhèn)化建設步伐越來越快，能源的消耗與日俱增，電力是一種基礎的能源，每天都會得到大量的消耗。為了緩解城市用電難的問題，需要對變電設備進行不斷的升級，而大型電力變壓器的廣泛應用，會增加對城市的噪聲污染。通過對大型電力變壓器噪聲產(chǎn)生的原因進行相應的研究和分析，制定具有針對性的解決措施，可以減少城市噪聲污染問題。就目前的發(fā)展現(xiàn)狀，電力自動化在整體運行的過程當中，國家已經(jīng)在采取有效的解決措施，盡最大的力度去減少大型電力變壓器的噪聲，推動電力工程穩(wěn)定可持續(xù)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]《變壓器手冊》編委會.電力變壓器手冊[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2016.

[2]周賢土.中小型變壓器噪聲[J].變壓器，2006，43（11，12）：1-9;1-6.

[3]張冠生.電器理論基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2015.

[4]劉淑華，李建國.大型電力變壓器的噪聲分析研究[J].機械工業(yè)，2016（5）：27-31.