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(yīng)用于城市建設(shè)，這不可避免的引發(fā)了人們對(duì)于變壓器噪聲的關(guān)注。變壓器的噪聲在我國(guó)相關(guān)城市噪聲標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中有明確的規(guī)定，根據(jù)變壓器噪聲標(biāo)準(zhǔn)，中小型變壓器普遍符合噪聲標(biāo)準(zhǔn)，而大型變壓器的噪聲則超出了標(biāo)準(zhǔn)。故此，通過(guò)制定更加科學(xué)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(guān)使用部門(mén)所面臨的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：變壓器;噪聲;相關(guān)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(chǎng)的作用之下，鐵心的硅鋼片會(huì)發(fā)生磁致伸縮，而這種現(xiàn)象會(huì)使得鐵心產(chǎn)生周期性的振動(dòng)。在漏磁場(chǎng)電磁力的作用之下，繞組會(huì)使得內(nèi)部的一些部件出現(xiàn)震動(dòng)，從而引起噪聲。

（一）鐵心電磁吸力

圖 1當(dāng)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(huì)造成鐵芯硅鋼片的接縫間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)具有周期性和往復(fù)性，并且運(yùn)動(dòng)程度會(huì)比較強(qiáng)烈。此時(shí)若鐵心出現(xiàn)了松動(dòng)以及加緊力受力不均的問(wèn)題，鐵心硅鋼片也會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)也具有較強(qiáng)的周期性和往復(fù)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(dāng)鐵心硅鋼片之間產(chǎn)生摩擦?xí)r，或者是金屬接縫出現(xiàn)了撞擊現(xiàn)象，這些都會(huì)發(fā)出比較大的噪聲。當(dāng)硅鋼片出現(xiàn)磁致伸縮時(shí)，會(huì)使得鐵心產(chǎn)生摩擦，除此之外，金屬接縫也會(huì)出現(xiàn)撞擊，這些問(wèn)題大多數(shù)產(chǎn)生于鐵心接縫的地方。與此同時(shí)，再加上較高倍數(shù)頻率共振，聲音就會(huì)從內(nèi)部向外部進(jìn)行傳播，層層遞增就會(huì)使得變壓器的噪聲強(qiáng)度逐漸提高。

（二）磁致伸縮

鐵心在勵(lì)磁時(shí)硅鋼片會(huì)出現(xiàn)磁致伸縮。由于受到交變磁場(chǎng)的影響，硅鋼片的尺寸會(huì)產(chǎn)生細(xì)小的變化。電源頻率的變化周期是磁致伸縮周期的兩倍，當(dāng)鐵心產(chǎn)生磁致伸縮時(shí)，會(huì)造成變壓器本體出現(xiàn)震動(dòng)，基頻是電源頻率的兩倍。硅鋼片的具體材料會(huì)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(chǎng)的作用會(huì)呈現(xiàn)出層層遞進(jìn)，此時(shí)繞組的周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁力，導(dǎo)致繞組產(chǎn)生振動(dòng)，噪聲也就隨之而來(lái)。除此之外，相關(guān)設(shè)備如果在安裝的過(guò)程當(dāng)中沒(méi)有按照相應(yīng)的工序，使得安裝的質(zhì)量大幅度下降，這也會(huì)使裝置出現(xiàn)不同程度的噪聲。還有變壓器在安裝的過(guò)程當(dāng)中如果地基不平整，或者是底板設(shè)置的過(guò)薄，這些情況都會(huì)使變壓器產(chǎn)生噪聲，進(jìn)而影響變壓器的運(yùn)行質(zhì)量。

（三）漏磁場(chǎng)的影響

大型電力變壓器當(dāng)中存在大量的電流，因此漏磁場(chǎng)也會(huì)有明顯的增大，若繞組當(dāng)中有持續(xù)運(yùn)行的電流，就會(huì)和漏磁場(chǎng)彼此產(chǎn)生作用，這種相互作用具有持續(xù)性，會(huì)在導(dǎo)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(huì)產(chǎn)生金屬撞擊，進(jìn)而產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象，噪聲也就產(chǎn)生了。當(dāng)導(dǎo)磁回路產(chǎn)生漏磁現(xiàn)象時(shí)，漏磁本身就具有交變性，故而就會(huì)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(huì)產(chǎn)生更多的撞擊，頻率也會(huì)更高，從而形成持續(xù)性的噪聲，除此之外，漏磁的地方會(huì)存在引線，引線的出現(xiàn)也會(huì)受到磁場(chǎng)的影響，漏磁場(chǎng)的作用力會(huì)持續(xù)的增加，引線受力增加明顯，這樣也會(huì)使得噪聲的強(qiáng)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(duì)性地開(kāi)展以下措施：工作人員可以根據(jù)實(shí)際的情況，增加箱壁的厚度，除此之外，也可以合理的去設(shè)置一些加強(qiáng)筋，但是要注意控制加強(qiáng)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(guò)程當(dāng)中箱壁出現(xiàn)變形。在制造的過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)該合理的控制殘留下來(lái)的應(yīng)力，從而能夠減少油箱所產(chǎn)生的振幅進(jìn)而降低噪聲的產(chǎn)生，與此同時(shí)，在油箱的底部或者是基礎(chǔ)間的位置，可以設(shè)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(nèi)。通過(guò)增加油箱阻尼也可以起到降低噪聲的效果，根據(jù)現(xiàn)實(shí)的情況，選擇適量的橡膠板安裝于內(nèi)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(shè)置橡膠板，這樣既不會(huì)干擾油箱散熱，還能夠降低噪聲。

應(yīng)用鐵心多級(jí)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(dāng)中的磁通密度就會(huì)有不同程度的下降，此時(shí)存在于接縫當(dāng)中的噪聲會(huì)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(dāng)?shù)慕档停ぷ魅藛T在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，需要充分的考慮到實(shí)際的運(yùn)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(gè)工序?qū)嵤┑倪^(guò)程當(dāng)中，應(yīng)該對(duì)窗口的尺寸進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，根據(jù)變壓器的運(yùn)行情況來(lái)選擇適當(dāng)?shù)念~定頻率，有效避開(kāi)自振頻率的范圍，還可以通過(guò)了解共振頻帶，有效避開(kāi)鐵心產(chǎn)生共振的頻率范圍，通過(guò)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(nèi)，噪聲排放符合各種國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。

（二）噪聲的消聲措施

雖然通過(guò)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(cuò)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(guò)內(nèi)部裝置的一系列變化，能夠變成噪聲信號(hào)，噪聲信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程當(dāng)中是以電信號(hào)的形式，進(jìn)而就會(huì)和變壓器的噪聲進(jìn)行抵消。與此同時(shí)，以噪聲發(fā)生器為基本，變壓器的噪聲會(huì)受到其它裝置的干擾，進(jìn)而在傳播的每一個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中得到遞減，以至于能夠?qū)崿F(xiàn)逐步的消失，但是這種情況只有當(dāng)兩種噪聲達(dá)到同樣的振幅時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。因此，通過(guò)對(duì)噪聲控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，安裝聲音調(diào)節(jié)器以及相應(yīng)的電子控制設(shè)備，能夠有效控制噪聲的振幅。噪聲控制系統(tǒng)當(dāng)中的相應(yīng)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(duì)于降低噪聲也是非常重要的，防震膠墊可以設(shè)置在磁屏蔽與油箱當(dāng)中的任意地方，在鐵心墊腳的地方設(shè)置防震膠墊，以此也可以起到很好的降低噪聲作用。

三、結(jié)束語(yǔ)

城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐越來(lái)越快，能源的消耗與日俱增，電力是一種基礎(chǔ)的能源，每天都會(huì)得到大量的消耗。為了緩解城市用電難的問(wèn)題，需要對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行不斷的升級(jí)，而大型電力變壓器的廣泛應(yīng)用，會(huì)增加對(duì)城市的噪聲污染。通過(guò)對(duì)大型電力變壓器噪聲產(chǎn)生的原因進(jìn)行相應(yīng)的研究和分析，制定具有針對(duì)性的解決措施，可以減少城市噪聲污染問(wèn)題。就目前的發(fā)展現(xiàn)狀，電力自動(dòng)化在整體運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，國(guó)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(dòng)電力工程穩(wěn)定可持續(xù)的發(fā)展。

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