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,特别是城市的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,影响设备正常运行,并且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,带来了很多的社会效益及经济效益的损失。因此,对变压器的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,也成为了衡量变压器生产厂家设计和制造水平的重要指标。
关键词：油浸式电力变压器；噪声源；降噪对策
一、电力变压器噪声源的分析
变压器的噪声来源于变压器本体和冷却系统两个方面，国内外的研究结果表明，变压器本体振动产生噪声的根源在于：
1.1硅钢片的磁致伸缩引起的铁心振动。
1.2硅钢片接缝处和叠片之间存在着因漏磁而产生的电磁吸引力而引起铁心的振动。
1.3当绕组中有负载电流通过时，负载电流产生的漏磁引起线圈、油箱壁的振动。本体噪声通过铁心垫脚和变压器油传递给箱体和附件而产生；冷却系统的噪声主要由风扇和油泵的振动引起。变压器本体噪声是由以两倍电源频率为基频的噪声和频率为基频整数倍的低频噪声所构成。电力变压器铁心噪声的频谱范围在100～500Hz之间。
二、降噪对策分析
2.1基于噪声源的降噪对策
（1）选用优质硅钢片。优质硅钢片的使用有助于结晶方位完整度的提高及其特殊涂层抗张力的提高，实现降低硅钢片磁致伸缩的目标。在磁通密度为1.5t的情况下，电力变压器其高晶粒取向优质硅钢片磁致伸缩约为其他硅钢片的60%。因而，当磁通密度保持不变时，优质硅钢片其磁致伸缩更低，所产生的振动也随之降低，可降低约2dB~4dB的噪声。铁芯中磁通密度每降低0.01T，噪声则可相应降低0.2dB。
（2）选取优良铁芯物理参数。首先，尽可能降低铁芯重量，其重量每降低0.1，电力变压器噪声就可降低约为5.7dB。其次，尽可能降低铁芯窗高与直径间的比值，换言之，在对低噪声变压器进行设计时应尽量将其设计为矮胖形，从而有效降低噪声。再次，可采用增加铁轭的截面积来达到减小磁通密度的目的，实现铁芯噪音的有效降低。通常情况下，变压器芯柱产生的噪声可采用绕组与围屏等方式来降低。铁轭截面积的增加既能够有效降低其磁通密度，还能够增加其与夹件间的接触面积，使其得以均匀受力，可成功降低噪声约2dB~5dB。并且，使用此方法电力变压器整体尺寸无大幅增加，对其成本的影响也就相对较小。应注意的是，铁轭各级片宽须同时按比例增大方能够防止因磁通密度出现差异从而导致损耗及空载电流增大。最后，在确定铁芯自振频率之前应先进行科学计算，尽可能避开铁芯共振，防止变压器噪声增加。
（3）改进铁芯结构并采用合理叠装及装配工艺。首先，采用全斜交错接缝铁芯结构。传统的芯柱与铁轭交错接缝结构，磁力线接缝处横穿附近硅钢片，导致涡流与磁饱和，在很大程度上增加了空载损耗与噪声。而新型全斜交错接缝采用芯柱与铁轭两者交错搭接，通过降低磁通畸变，确保了铁芯具有较高的整体机械强度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆相关实践结果显示，若磁密保持在1.7t不变时，全斜交错架构可在传统结构的基础上降低变压器约为3dB~5dB的本体噪声。其次，控制铁芯夹紧力。研究表明，在铁芯夹紧力压强为0.08MPa~0.12MPa的情况下，变压器噪声可降至最小值。由上述内容我们可以发现，对铁芯夹紧力的控制对变压器噪声的控制密切关联。因而，在其制造过程中可通过使用力矩扳手来实现对其夹紧力的有效控制。此外，于芯柱级间位置放置绝缘棒，保证其芯柱绑扎受力均匀，可有效防止铁芯受力不均而导致磁致伸缩的增加。第三，降低硅钢片的内应力。相关研究已证实，磁致伸缩对硅钢片的内应力极为敏感。若磁通密度保持不变，硅钢片内应力越大，其磁致伸缩升高速度也更为迅速。而优质硅钢片抗折弯次数较低，因而在对其进行剪切、运输与堆放叠积一系列过程中可考虑使用不叠上轭工艺；针对油道及夹件绝缘则可使用绝缘纸板进行预压密化等相应处理；结构合理且适应性高的翻转架的选用等处理措施均对过钢片内应力增加的控制及降低具有重要意义。最后，于铁芯表面涂胶，即是说在硅钢片剪切过程中，对叠装及绑扎后的铁芯剪切端面另行涂抹树脂类胶体涂层，从而将其边缘处部分内应力抵消，涂层厚度通常为50~1001xm，过厚不利于铁芯散热，过薄则降噪效果欠佳。
（4）冷却系统降噪措
施分析。冷却系统噪声的合理控制对变压器噪声的降低具有重要意义。通过低噪声风扇、冷却装置、自然冷却方式并辅以消声、减振装置可实现对变压器冷却系统噪声的有效控制。
2.2基于传播途径的降噪对策分析
（1）控制铁芯振动向油箱传播。可将橡胶板置于油箱底与铁芯垫脚间，将刚性接触转换为弹性接触，实现对振动传播的有效控制。另外，变压器运行过程中需保持器身定位处和油箱连接件两处处于打开状态，避免器身与油箱产生机械连接，将固体传播成功消除，降低噪声。（2）控制油箱振动。如增加油箱强度,合理布置加强筋,改槽式筋为板式筋,并控制其间距,油箱中部加强筋适当密布。同时,辅以合理的焊接工艺,尽量减小箱壁的焊接变形,减小制造过程中油箱的残余应力。采用槽式筋时,筋内填充铁砂、河沙或石棉板。另外减少油箱上的悬臂件和油箱连接不平的连接件;油箱内壁设置橡胶板,增加油箱阻尼。采用以上措施,就能最低限度地降低箱壁的振幅,降低噪声。（3）控制油箱向外传播振动。如在油箱与地基间加放橡胶等减振材料；箱壁外可用螺栓固定粘贴隔声板；箱壁外两加强肋间焊装钢板，其间填充吸声材料；油箱与散热器等冷却装置连接采用软连接，如通过波纹管连接或将冷却装置与油箱分开(即集中冷却)都可降低噪声。目前的冷却装置连接方式下加以支承，也可减少振动。
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论文作者:刘军
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
标签：噪声论文; 变压器论文; 硅钢片论文; 油箱论文; 铁芯论文; 铁心论文; 伸缩论文; 《电力设备》2019年第8期论文;