關于非晶變壓器噪音產生原因及處理措施的探討

吳育榮

【摘 要】非晶變壓器的噪音污染問題隨著電氣時代的變遷正在逐步地顯示出來，所以如何控制降低變壓器噪音始終是變壓器領域的一大難題。本文介紹了變壓器噪聲的類型，分析了變壓器空載噪聲產生的原因及因素，并提出了降噪聲有效措施。

【關鍵詞】非晶變壓器；噪聲；產生原因；有效措施 目前，我國非晶變壓器噪聲水平與環(huán)保要求還有一定的差距，甚至很大。盡管我們做了不少工作，但是還不適應形勢發(fā)展的需要。因此，我們必須采取有效措施和方法，盡快把變壓器噪聲降下來，滿足環(huán)保節(jié)能要求。

1.非晶變壓器噪聲變壓器噪聲產生的原因

變壓器發(fā)出的可聽見的噪聲是由鐵心的磁致伸縮變形和繞組、油箱及磁屏蔽內的電磁力所引起的。具體來說，變壓器噪聲共有3個聲源，一是鐵心，二是繞組，三是冷卻器。鐵心產生噪聲的原因，是構成鐵心的硅鋼片在交變磁場的作用下，會發(fā)生微小的變化即磁致伸縮，磁致伸縮使鐵心隨勵磁頻率的變化作周期性振動。繞組產生振動的原因是電流在繞組中產生電磁力，漏磁場也能使結構件產生振動。

2.非晶變壓器噪聲變壓器噪聲的類型

變壓器本體噪聲主要有硅鋼片磁致伸縮引起的鐵心振動、硅鋼片接縫處和疊片之間漏磁引起的鐵心振動、繞組振動等。

（1）漏磁引起的繞組振動噪聲繞組負載電流產生的漏磁將引起繞組的振動，當變壓器的額定工作磁通密度在1.5～1.8T范圍時，這種振動與磁致伸縮引起的鐵心振動相比很小。

（2）冷卻裝置帶來的運行噪聲干式變壓器采用強迫風冷時，變壓器的冷卻裝置等附件也會產生噪聲，與變壓器本體噪聲的機理一樣，冷卻裝置的噪聲也是由于它們的振動而產生的。

（3）硅鋼片磁致伸縮引起的噪聲鐵心勵磁時，沿磁力線方向硅鋼片的尺寸發(fā)生變化，而垂直于磁力線方向的尺寸發(fā)生相反的變化，磁致伸縮使得鐵心隨著勵磁頻率的變化而周期性振動。

（4）電磁作用引起的鐵心噪聲硅鋼片接縫處和疊片間存在因漏磁而產生的電磁吸引，由此引起鐵心振動。

3.降低非晶變壓器噪聲處理措施

運行中變壓器的噪聲通常是指變壓器的本體噪聲和冷卻風機噪聲的合成噪聲。因此為了降低變壓器的噪聲，也應該從這兩方面采取有效處理措施。

3.1合理的結構設計

（1）改變傳統(tǒng)的結構設計。由于非晶合金材料的特殊性，受外加應力后，損耗會急劇增加，噪聲也隨之增加，為使鐵心不過于受力，鐵心應懸掛在繞組上，鐵心只承受自身的質量，不受其他的壓緊力。結構上，器身上下左右采用“Ω”形彎板的夾件裝配結構或成型框架結構，繞組和鐵心由結構件支撐。

（2）非晶合金鐵心處在上下彎板和側彎板組成的框架中，在設計框架時應留有適當的裕度。如果裕度過小，鐵心受擠壓，空載損耗和噪聲都將增加；如果裕度過大，鐵心振動加劇，噪聲也會增加。為了降低噪聲和避免鐵心受力，可在框架和鐵心之間加墊減振吸聲材料。

（3）非晶合金鐵心的截面比硅鋼片鐵心的截面要增加40%左右，鐵心重量也要增加35%左右，這可使變壓器的噪聲和成本增加。我們在產品設計時一定要盡可能地降低鐵心重量、合理地確定其尺寸，才能有效地控制噪聲。

3.2降低變壓器鐵心的磁通密度

鐵心工作磁密的確定，通常取決全空載損耗和噪聲的要求。整流變壓器根據不同的整流方式，對工作磁密也有不同要求。因為磁密降低，為保持總磁通量不變，勢必要增大鐵心的截面積，鐵心和導電材料重量隨之上升。變壓器質量和制造成本將增加，技術經濟指標下降。另外，鐵心體積的增大，使噪聲發(fā)射面積也相應增大，從而導致變壓器聲功率級增大。

3.3采用磁致伸縮小的優(yōu)質鐵芯片

由于鐵心片的磁致伸縮是產生變壓器噪聲的主要原因，可采用優(yōu)質的磁致伸縮較小的磁鐵心片。該片提高了晶粒取向完整度，改善了絕緣涂層，增強了涂層的抗張力，降低了磁致伸縮，在同一工作磁密下，與普通磁鐵心片相比，變壓器噪聲可降低3dB（A）～4dB（A）。

3.4降低工藝系數

（1）降低非晶合金鐵心的單位磁化容量（VA/kg），也可達到降低噪聲的目的。由于非晶合金的單位磁化容量和單位損耗（W/kg）存在著制約關系，要獲得較低的單位磁化容量，就要結合企業(yè)的工藝水平。在產品的制造過程中，鐵心框（4個或8個）與繞組裝配時，需要打開鐵軛接縫、套裝繞組和合上接縫的操作，這些使鐵心受力的操作會導致損耗和噪聲比裸鐵心時增加，因此工藝系數應控制在1.05～1.25間比較合理。

（2）鐵心和繞組的結合方式以及操作人員的經驗和技術水平，鐵心本身接縫或合完鐵心的接縫的大小等都將直接影響非晶合金變壓器的噪聲。

（3）通過選取較高的單位損耗來獲得較低的單位磁化容量，亦即在空載滿足要求的前提下，把多余的損耗性能轉化為磁化性能，也可達到降低噪聲的目的。

3.5器身裝配工藝過程控制

工藝控制是制造非晶合金變壓器的一個重要環(huán)節(jié)。

（1）裝配方式。裝配方式會影響非晶合金鐵心接縫的質量，即會影響噪聲。一般說裝配方式有兩種，一是倒裝式，就是把鐵心接縫朝上，打開接縫套裝繞組后再合上，之后將器身翻轉180°；二是平裝式，用專用的設備將鐵心平放，將繞組套裝后再合攏起立。一般來說平裝式對于非晶合金鐵心開口損壞較小，接縫質量好，噪聲小，但工藝要求較高，需要專用的設備。

（2）對非晶合金鐵心開口處接縫進行改善處理。改善和縮小鐵心接縫，可使接縫處磁通分布均勻，又使氣隙中的磁密大大降低，減少因為接縫處磁吸力引起的噪聲。另外，減小接縫，可以降低振幅，同時還可以減小變壓器的勵磁容量和勵磁電流，使聲功率大幅度降低，即可降低噪聲4～5dB。

（3）鐵心的自身結構和制造工藝對噪聲也有一定的影響。非晶合金鐵心表面涂覆有環(huán)氧樹脂，若涂覆不好或環(huán)氧樹脂質量差而引起脫落，也會增加變壓器的噪聲，另外在產品設計中應對鐵心和器身加消聲墊等。

4.現場降噪措施

有時會遇到這種情況，制造和檢驗都合格的產品，在投入實際使用時，客戶卻反映運行噪聲大，售后服務人員到達現場后，遇到的情況也各不相同。產品本身質量都沒問題，由于安裝和使用環(huán)境不同，引起的運行噪聲遠大于出廠檢驗時的測量值?？偨Y一下，有以下幾點原因和相應的現場降噪處理措施。

（1）在居民小區(qū)等密集人口居住區(qū)安裝干式變壓器時需注意：①變壓器室必須單獨設立，不得建在住宅樓的底層。②變壓器基礎水平牢固。③在變壓器車架下面加防振膠墊。④變壓器室內四周裝一些吸聲材料等。⑤低壓引出排采用軟連接，母排固定牢靠。

（2）現在城市里的6～10kV電網電壓普遍偏高，在保證低壓供電質量的前提下，盡量把高壓分接向上調（低壓輸出電壓降低），以此消除變壓器的過勵磁現象，降低變壓器的噪聲。

（3）檢查風機、外殼和其他零部件的共振產生的噪聲，判斷時分別用絕緣棒抵一下外殼門板和風機，看噪聲是否變化。解決方法見2.2。

（4）變壓器的電壓波形發(fā)生畸變（如諧振現象），產生噪聲。可以建議用戶考慮加裝減小諧波的裝置。

（5）變壓器缺相的問題。變壓器缺相時，鐵心不能正常勵磁，產生噪聲，輸出電壓異常。檢查變壓器高壓熔絲是否損壞和上一級線路電源。

5.結束語

圍繞為客戶提供低噪聲、高性能優(yōu)質產品這一技術攻關中心，從產品設計、材料選擇、制造工藝優(yōu)化及人員現場服務意識、服務水平等諸多方面對產品降噪進行了有效的QC攻關，更好地提升了產品質量，提高了市場競爭力。