變壓器噪聲來源及降噪的方法

曹陽　王曉帆

摘 要：文章分析了變壓器噪聲產(chǎn)生的原理和影響噪聲大小的因素并給出了降低噪聲的方法，希望能為大家以后的投標(biāo)及設(shè)計(jì)工作提供參考和幫助。

關(guān)鍵詞：噪聲；變壓器；方法

1 概述

隨著變電站距離居民區(qū)越來越近，而且人們對(duì)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)也在增強(qiáng)，變壓器噪聲的問題已經(jīng)受到電力部門系統(tǒng)以及設(shè)備變壓器生產(chǎn)廠家的高度重視。

2 變壓器噪聲的來源

變壓器的繞組、鐵心、油箱（含磁屏蔽）與冷卻裝置所產(chǎn)生的振動(dòng)都是噪聲的來源。鐵心、繞組、油箱（含磁屏蔽）叫做變壓器的本體，因此，變壓器噪聲的來源是變壓器本體振動(dòng)和冷卻裝置振動(dòng)。

變壓器的額定容量、空載電源的諧波、負(fù)載電流的諧波、繞組中的直流偏磁電流、鐵心在額定空載條件下的磁通密度以及變壓器鐵心所采用的硅鋼片材料的性能均對(duì)變壓器自身所產(chǎn)生的噪聲有較大的影響。

通常，鐵心的振動(dòng)主要源自于硅鋼片在運(yùn)行過程產(chǎn)生的磁致伸縮（在這里由于接縫處電磁力引起的振動(dòng)較小，忽略不計(jì)）經(jīng)我廠試驗(yàn)研究表明，變壓器工作在1.5T至1.8T這樣一個(gè)鐵心額定磁通區(qū)間內(nèi)，其硅鋼片磁致伸縮引發(fā)鐵心振動(dòng)比其負(fù)載電流所引發(fā)的磁通而產(chǎn)生的繞組、油箱壁（含磁屏蔽）的振動(dòng)大很多。所以，當(dāng)變壓器的鐵心磁密度降低到1.4T及以下時(shí)，負(fù)載電流引起的漏磁通而引發(fā)的油箱壁以及繞組的振動(dòng)噪聲。上面由于鐵心接縫處的電磁力振動(dòng)較小故忽略不計(jì)。

冷卻裝置的噪聲源自于冷卻風(fēng)扇和潛油泵的運(yùn)行。國內(nèi)外的相關(guān)試驗(yàn)表明對(duì)于油浸式自冷變壓器，在油箱上安裝的散熱器所產(chǎn)生的噪聲，比來自本體所產(chǎn)生的噪聲低得多，因此不予考慮。對(duì)強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷方式的變壓器，其冷卻風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲很高，可以使變壓器的合成噪聲比變壓器本體所產(chǎn)生的噪聲提高4-6dB（A）。

2.1 空載噪聲的影響因素

在變壓器的運(yùn)行過程中，鐵心在一個(gè)交變的磁場作用下，鐵心中的矽鋼片在這種環(huán)境下發(fā)生了細(xì)微的變化，這種變化叫做矽鋼片的磁致伸縮，就是這種矽鋼片的磁致伸縮使矽鋼片產(chǎn)生振動(dòng)。所以我們可減小矽鋼片的磁致伸縮來降低振動(dòng)。磁致伸縮的大小與兩個(gè)方面有關(guān)，其一，矽鋼片的材料本身；其二，鐵心所處環(huán)境的磁場大小。在磁場一定的情況下，矽鋼片本身是產(chǎn)生振動(dòng)的關(guān)鍵。矽鋼片在良好的表面處理工藝下，可降低本身的磁致伸縮，例如：矽鋼片經(jīng)過退火處理、在硅鋼片表面增加涂層。

2.2 空載噪聲的其它影響因素

（1）鐵心結(jié)構(gòu)。對(duì)于鐵心直徑的大小，窗高，鐵心重量等都對(duì)鐵心的噪聲產(chǎn)生很大的影響。經(jīng)過我廠多年的生產(chǎn)試驗(yàn)總結(jié)，鐵心重量降低1噸，對(duì)于本體噪聲而言可以降低約1/3db（A）。當(dāng)創(chuàng)高與鐵心直徑的比值每減小0.1，變壓器的噪聲就會(huì)有顯著的降低，大約能降低2-3db（A）左右。

（2）高頻頻波共振。當(dāng)鐵心工作時(shí)產(chǎn)生噪聲頻率與變壓器油箱的噪聲頻率接近時(shí)，就會(huì)發(fā)生鐵心噪聲與油箱噪聲的共振，是噪聲加大。

3 降低空載噪聲的辦法

3.1 減少振源噪聲

（1）采用優(yōu)質(zhì)矽鋼片。在變壓器計(jì)算過程中，選用進(jìn)口矽鋼片如：新日鐵生產(chǎn)的30ZH120比選用國產(chǎn)的寶鋼生產(chǎn)的B30P120矽鋼片噪聲約降低4-5db（A）。30ZH120的矽鋼片采用良好的表面處理工藝，使其磁致伸縮率較國內(nèi)生產(chǎn)的矽鋼片有大幅降低。

（2）降低磁通密度。當(dāng)鐵心磁通密度降低0.1T，變壓器噪聲可降低約2-3db（A）。從變壓器制造的經(jīng)濟(jì)性來考慮即達(dá)到相同性能的條件下，銅與鐵的用量占比有著很大的差別，所以不可超過標(biāo)準(zhǔn)磁通磁密度的10%為宜。

（3）鐵心端面處理。在鐵心的端面上涂環(huán)氧膠或聚酯膠，增加鐵心表面張力約束，減少磁致伸縮量，從而達(dá)到降低噪聲的目的。

（4）優(yōu)化鐵心接縫。當(dāng)采用多級(jí)接縫（含四級(jí)及以上）的鐵心比采用兩級(jí)接縫的鐵心的變壓器空載的噪聲要小約4-5db（A）。采用多級(jí)接縫（含四級(jí)及以上），降低氣隙中的磁密，減小磁吸力從而降低噪聲。

3.2 在吸收聲能減振方面

（1）在變壓器的鐵心與油箱之間增加減震膠墊。這樣可以使鐵心產(chǎn)生的振動(dòng)得到緩沖衰減噪聲，還可以將噪聲通過膠墊這一彈性連接傳至油箱而降低噪聲。

（2）在油箱的加強(qiáng)鐵中增加隔聲材料。在鐵心下部加減震膠墊從而下部減少噪聲能量，在油箱加強(qiáng)鐵中加隔聲材料，從四周吸收鐵心和油箱的振動(dòng)能量從而達(dá)到降低噪聲的目的。

3.3 加隔音層降低噪聲

油箱增加隔音措施，鐵心的噪音最終都經(jīng)過油箱傳至變壓器外部，如何使鐵心噪聲經(jīng)過變壓器油箱后減至最低是很重要的，主要方法有以下幾種[5]：

（1）加強(qiáng)鐵中充以干燥沙子，增加油箱阻尼用以減低噪音，實(shí)踐證明，可降5-6dB。

（2）變壓器油箱外壁加裝遮音板，加裝遮音板可降低噪音4-5dB。

（3）增強(qiáng)油箱機(jī)械強(qiáng)度，220kV、110kV考慮到真空注油，油箱已按全真空處理，對(duì)于電壓等級(jí)較低的變壓器，可適當(dāng)增加油箱機(jī)械強(qiáng)度，以減小箱壁振幅，達(dá)到減噪目的。

（4）在變壓器基礎(chǔ)與地基之間為底座結(jié)構(gòu)時(shí)可考慮加裝減震

墊，材料可選擇軟木橡膠或丁腈橡膠，此種辦法亦可適當(dāng)降低噪音。

4 結(jié)束語

以上內(nèi)容分析了變壓器空噪聲產(chǎn)生的原因，簡單闡述降低變壓器噪聲的方法，希望文章能對(duì)變壓器設(shè)計(jì)和工藝人員起到一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

[1]路長柏.電力變壓器絕緣技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998.

[2]尹克寧.變壓器設(shè)計(jì)原理[M].北京：中國電力出版社，2003.

[3]C.B.瓦修京斯基.變壓器的理論與計(jì)算[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983.

[4]崔立君.特種變壓器理論與設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1995.

[5]路長柏，朱英浩.電力變壓器計(jì)算[M].哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1990.

作者簡介：曹陽（1988-），男，遼寧省沈陽市人，工作單位：特變電工沈陽變壓器集團(tuán)有限公司，職務(wù)：設(shè)計(jì)員，研究方向：電力變壓器設(shè)計(jì)。