油浸式电力变压器的噪声源及降噪对策

摘要：近年来，由于城市用电量的大幅增长，城市用电负荷密度越来越高，特别是城市不断扩大和城区电网建设的需求，越来越多的变电所深入负荷中心，建于商业区和居民区内，于是变压器噪声问题就变得十分突出。变压器的噪声不但污染环境，危害人类身体健康，而且影响设备的正常运行。随着人们环境意识的提高和环保部门对各类噪声的限制，有关此类的投诉和诉讼也变得越来越多，给社会及经济效益带了很多的损失。因此，对变压器噪声的更严格限制已成为一种现实要求。变压器噪声水平的高低，也成为衡量变压器生产企业设计和制造水平的重要指标。本文对此进行了分析。

关键词：油浸式电力变压器;噪声源;降噪对策

一、油浸式变压器的噪声源分析

1.1变压器本体产生的噪声

造成变压器本体产生噪声的主要原因是：其一，硅钢片的磁致伸缩引起铁心振动;其二，硅钢片的接缝处与叠片间存在因漏磁而产生的电磁吸引力引起的铁心振动;其三，绕组中通过复杂电流时，负载电流产生漏磁引起油箱壁和线圈的振动。由于变压器的本体噪声是通过变压器油以及铁心垫脚传递给箱体和变压器附件而产生的，变压器噪声是由频率为基频整数倍的低频噪声，以及以2倍电源频率为基频的噪声构成的。通常情况下，电力变压器的铁心噪声的频谱范围为100～500赫兹。

1.2冷却系统引起的噪声

冷却装置引起的噪声和变压器本体的噪声产生的机理相同，冷却装置的噪声也是因为振动产生的。经过国内外大量的电力变压器运行实践表明，冷却系统噪声主要是由变压器中冷却风扇与潜油泵运行时产生的，油浸自冷式变压器采用的是自冷式的散热器，它所产生的噪声和变压器本体产生的噪声相比低的多，因此可以不考虑。需要注意的是，电力变压器是一个由很多部件构成的弹性振动系统，此系统有很多的固有振动频率。当变压器铁心、油箱、绕组及其它结构产生的机械振动固有频率近似于硅钢片的磁致伸缩振动的基频（即电源频率的2倍）和其整数倍时会产生谐振，造成电力变压器的噪声增加。

二、降低油浸式变压器噪声技术措施

2.1变压器本体噪声的降低

（1）采用全斜交错接缝的铁心结构

在心柱和铁轭传统的交错接缝结构中，磁力线在接缝处横向穿越附近的硅钢片中，会产生涡流和磁饱和，导致噪声和空载损耗增大。而采用全斜交错接缝，保证了心柱和铁轭交错搭接，使磁通畸变减小，同时也保证了铁心整体机械强度。实践证明，保证磁密1.7T不变，铁心全斜交错接缝结构较传统结构的本体噪声能够降低3～5dB（A）。

（2）选用高导磁优质硅钢片

优质硅钢片提高了结晶方位的完整度，特殊涂漆层增加了其抗张力，从而降低了其磁致伸缩ε。在磁通密度为1.5T时，高晶粒取向硅钢片的磁致伸缩ε只有一般硅钢片的60%。因此，在相同磁密下，优质硅钢片的磁致伸缩ε较小，产生的振动也相应较小，噪声可降低2～4dB（A）。

（3）控制铁心磁密

进一步优化设计，采用合理的铁心结构形式、尺寸。降低铁心磁密，可以有效降低噪声，考虑到降低铁心磁密会使铁心截面积、变压器等值容量和造价相应增加，不利于成本的控制。因此，磁密降低应控制在标准磁密的10%以内。

（4）避免铁心共振

当铁心固有频率与磁致伸缩振动的频率接近时，会因铁心共振导致本身噪声骤增。为避免铁心共振，设计时应使其固有频率避开磁致伸缩引起的基频及二、三、四次高次谐波频带。为有效防止铁心共振，可利用其上部定位件，通过箱沿螺栓的坚固，使箱体与器身上梁紧密接触。这种方法也能改变铁心的固有频率，避免由此而引的噪声急增。

2.2冷却装置振动噪声的降低

（1）尽可能采用自冷式散热器，也可采用风冷散热器配合使用各种类型的低噪音风扇。

（2）冷卻装置的振动主要是铁心的振动通过各种途径传递给油箱壁，进而向周围介质辐射产生噪声。所以，降低变压器的噪声的途径是阻止铁心的振动向油箱传导和降低噪声向周围介质的辐射，相应的措施为：

a可在铁心与油箱箱底之间用弹性连接来代替刚性连接。为了避免共振，要使弹性连接的固有频率大大低于铁心的磁致伸缩振动的固有频率（100Hz）;还可在铁心垫脚与箱底间放置减振橡胶，此措施对100～400Hz的本体噪声减振效果显著;b可采用阻尼层用玻璃丝放在油箱的外表面或内表面;c还可以采用隔声板将油箱半封或全封闭，在外壳与箱壁之间填充吸声材料提高隔音量。该办法能使变压器的噪声降低约10～20dB。

2.3从传播途径减小变压器的噪声

（1）在变压器本体与外壳间加隔声材料，可以吸收部分变压器自身振动产生的噪声，但采取此种方法需考虑散热问题。

（2）采用消声法降低噪声。即在变压器一米内放置若干个噪声发生器，使它们发出的噪声与变压器发出的噪声相互抵消。其原理是首先把变压器的噪声信号转变为电信号，然后放大激励噪声发生器，使各噪声发出的声音、振幅相等、相位相反，使变压器的噪声受到破坏性干扰以达到降低噪声的目的。

（3）在噪声传播的方向设置隔声墙，也能大大降低噪声水平。此项措施的理论依据是：声波在传播过程中遇到围墙后，使声波的传播方向发生变化，即声波将要沿围墙顶部和端部绕行传播，使声音得到衰减。隔声墙的厚度若采用水泥或砖砌，要150mm-240mm厚;隔声墙的高度通常由变压器中心到隔声墙之间的距离以及所希望的降噪量等因素决定，为了更有效的降低噪声，应该使围墙尽量靠近变压器，变压器到与之平行的围墙之间的距离应不等于噪声基波波长的一半。否则可能引起驻波，围墙的高度应不低于变压器的高度，但不宜高出太多，高出约0.5米。

三、结束语

综上所述，造成油浸式电力变压器产生噪声的因素有很多，主要包括变压器本体噪声和传播噪声。因此，在控制噪声时需要针对不同的噪声来源采用合理的降噪措施。此外，还要不断增加变压器的技术含量，完善和提高变压器的设计与制造水平，提高变压器质量，从根本上减少噪声的产生，从而保证变压器长期安全、稳定运行。

参考文献：

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[2]陈文哲.油浸式电力变压器的噪声源及降噪对策分析[J].工程技术：全文版，2016（6）：00223-00223.

[3]李宪斌.电力变压器的振动噪声特性及其控制对策研究[J].中国电业：技术版，2015（6）：52-56.

（作者单位：中油辽河工程有限公司环境工程所）

作者简介：韩旭（1988.2.3），性别：男;籍贯：辽宁省大洼县;民族：汉;学历：本科、学士;职称：中级工程师;职务：设计员;研究方向：给排水。