大型電力變壓器減振降噪技術應用

喬美玉

（菏澤市牡丹區職業中等專業學校，山東 菏澤 274000）

引言

在大型電力變壓器的運行過程中，振動和噪聲問題十分常見。此類問題如果得不到有效處理，便會造成一定程度的噪聲污染，進而影響周邊環境及居民。基于此，電力企業與技術人員一定要加強此類問題的研究，并通過合理的技術措施來減振降噪。這樣才可以讓大型電力變壓器的運行得到進一步優化，在充分滿足其實際應用需求的同時，最大程度降低噪聲污染。

1 大型電力變壓器產生振動和噪聲的主要原因

在大型電力變壓器的運行中，噪聲的主要來源是振動。按照產生機理來劃分，此類設備的振動與噪聲的主要成因有三種，如表1所示。

表1 大型電力變壓器振動與噪聲的主要成因

通過進一步的分析與研究發現，大型電力變壓器的主要噪聲來源是器體本身和冷卻系統。其中，器體本身的噪聲來源于其鐵心以及繞組振動，冷卻系統噪聲來源于該系統中的風扇運行[1]。此外，如果變壓器主體振動劇烈，也會通過其他部件將振動傳遞到油箱。振動與噪聲傳遞路徑示意圖，如圖1所示。

圖1 振動與噪聲在大型電力變壓器中的傳遞路徑示意圖

2 大型電力變壓器減振降噪技術分析

通過上述分析可知，變壓器的振動是導致其噪聲產生的主要源頭。因此，在對其進行減振降噪處理的過程中，首先需考慮降低和隔離變壓器振動，然后再通過合理的措施來做好噪聲吸收、隔離，從而達到良好的減振降噪效果。但是，所有的處理措施都應在確保變壓器應用功能及其安全性的條件下進行，且盡量不改變其內部結構。

2.1 本體方面的減振降噪

為了有效抑制變壓器本體鐵心和繞組等振動所產生的噪聲，技術人員可通過以下幾項措施來進行減振降噪：

1）將高取向形式的導磁材料用作鐵心硅鋼片，從而有效降低磁致伸縮率，提升磁化性能，有效降低鐵心振動。

2）在裝配鐵心時，需控制好壓緊力，避免鐵心松動所引發的振動和噪聲。一般情況下，其壓緊力需控制在0.08～0.4 MPa。

3）將鐵心工作中的磁通密度適當降低，通常設計為1.65 T左右即可，在降低振動的同時節約變壓器應用成本。

4）通過多級接縫形式進行鐵心結構設計，接縫位置的局部磁通和磁密會隨著搭接級數增加而下降，這對于鐵心振動和噪聲問題的減輕比較有利。

5）對分布繞組匝數加以合理設計，這樣便可有效降低漏磁面積，繞組所受磁力也會下降，繞組振動及其噪聲將會得到有效抑制；如果夾件屬于低磁鋼板，其內部的漏磁通形成會很少，鐵心夾件以及拉板間的電磁力也將會減少，結構件振動和噪聲便會由此得到有效抑制。

6）對磁屏蔽結構進行合理設置，經實踐與分析發現，油箱磁屏蔽中的磁致伸縮將會對變壓器振動及其噪聲情況產生影響。因此，根據實際情況對此結構進行合理設計，也是一種有效的減振降噪手段。

7）對冷卻系統加以合理設計，因振動和噪聲都會疊加，變壓器結構上的振動、噪聲也會和冷卻系統中的振動、噪聲相疊加，進而導致整體變壓器振動和噪聲加大。因此，需要對冷卻系統加以合理設計，盡可能降低其風扇轉速，以達到良好的減振降噪效果，避免振動、噪聲疊加所帶來的不良影響[2]。

2.2 傳遞途徑方面的減振降噪

在大型電力變壓器中，鐵心及其繞組振動可通過兩條路徑向油箱傳遞，一是固體鐵心腳墊，二是絕緣油。在振動能量通過這兩個途徑傳遞到油箱之后，油箱壁便會產生振動，進而加大本體噪聲。為避免上述問題的產生，電力企業與技術人員可通過以下幾個方面的措施來抑制振動傳播，從而在傳播途徑上實現噪聲抑制：

1）將隔振墊加設到變壓器鐵心位置，因鐵心腳墊和下油箱的連接是剛性連接，金屬碰撞噪聲很大，安裝隔振墊便可實現剛性連接到彈性連接的轉化，進而達到良好的減振降噪效果。

2）增加箱壁強度，減小箱壁振幅。為減小箱壁振幅，必須增加油箱整體的剛性。為此，可適當增加箱壁厚度或合理布置加強筋，控制筋間距。同時，輔以合理的焊接工藝，減小箱壁焊接變形，減少制造過程中的殘留應力。這樣，就能提高箱壁強度，減小箱壁振幅，降低噪聲。

3）通過隔音層或者是吸收層來降低噪聲，其材料應選擇巖棉或玻璃纖維等，將其設置在變壓器油箱層間。在變壓器本體振動產生的噪聲傳遞到了隔音層的情況下，隔音層會將其中的一部分吸收，將另一部分反射，以此來達到良好的降噪效果。按照油箱上設置的隔音層結構，可以將其分為全消音油箱和半消音油箱。其中，全消音油箱指的是在不對變壓器結構造成破壞的基礎上，將可拆卸形式的吸聲材料安裝在油箱外側或者是內側，進而達到理想的消音效果，但是此種設計模式下需要將散熱片拆除，在具體設計中應根據實際情況來應用。半消音油箱就是將一些吸聲材料設置在加強筋內部，比如玻璃纖維、填充細沙等，吸收部分噪聲，且能夠將變壓器原有的共振頻率打破，防止油箱共振導致的異常。因此，相比較全消音油箱而言，此種油箱更適合用來進行大型電力變壓器的減振降噪處理。

2.3 在變電站方面的噪聲抑制

除了上述變壓器設計和制造方面的減振降噪措施之外，在大型電力變壓器的具體應用中，變電站也可以通過一些措施來進行噪聲抑制。首先，可在變壓器周圍進行隔音墻建設，其高度應超過油箱，這樣便可讓變壓器中發出的聲波改變傳播方向，使其在沿著隔音墻繞行的過程中不斷衰減，達到降噪效果。為確保降噪質量，隔音墻需要盡可能地靠近變壓器設置，但是隔音墻到油箱壁的距離不可接近噪聲波長的1/2，這樣才可以有效防止變壓器共振現象。對于隔音墻的材料，可選擇木質材料、磚石或者是水泥。其次是進行隔音室的建設，將變壓器設置到一個四周全封閉的房子里，以此來達到單獨隔離聲源的效果，讓變壓器噪聲對周圍環境的不良影響得以有效降低[3]。同時，在進行變電站隔音室的設計與建設中，相關人員也需要對其吸聲效果做到足夠重視，可采用礦渣對墻體和屋頂進行涂覆，以此來實現隔音室吸聲系數的進一步提升，達到良好的噪聲抑制效果。

3 結語

在大型電力變壓器的運行過程中，因振動所引發的噪聲很容易對周邊環境帶來噪聲污染。因此，在此類變壓器設備的設計及其應用中，相關單位和技術人員一定要注重其振動和噪聲問題的防治，在變壓器本體方面、傳播途徑方面以及變電站方面做好減振降噪處理，在確保變壓器運行效果的同時，最大限度降低變電站周圍的噪聲污染。