關于降低變壓器噪音的研究

摘 要：文章分析與探討了變壓器噪音的來源，并試圖通過各種措施降低變壓器噪聲，從而在某種程度上解決變壓器在運行過程中的噪音問題。

關鍵詞：變壓器；磁密；接縫

前言

變壓器噪音主要來源于變壓器鐵心片在交流電壓作用下引起的磁滯伸縮，該磁滯伸縮和作用電壓的頻率有關。在該頻率下，磁滯伸縮可以在變壓器鐵心片中產生一種縱向形變而導致振動，由于磁致伸縮應變特性不是真正意義上的正弦曲線，因此有時即使降低了磁通密度，但變壓器鐵心噪音反而會增大。降低磁通密度的經濟性極差，因而從可操作性和經濟性上考慮，可以采用其他措施降低鐵心片的橫向振動來降低噪音。

1 變壓器噪音的發生與傳播

1.1 變壓器本體的噪音

變壓器本體的噪音由鐵心振動引起，是鐵心磁滯伸縮的物理現象產生的，由于變壓器交流勵磁，鐵心交變磁場以電源周波的二倍變化，使鐵心磁滯伸縮反復發生產生振動，其波形的基波是周波數的整數倍。例如50HZ的變壓器噪音頻率的主要成分是100HZ，200HZ，300HZ等。

1.2 冷卻器噪音

變壓器冷卻方式不同其噪音水平也不同，大容量變壓器強油風冷噪音源是風扇和油泵。風扇的噪音是同轉速成正比，風扇的轉速越高噪音越大。油泵發生噪音一般不成問題，只有在要求噪音在55dB以下才不可忽略。冷卻器的噪音、變壓器本體的振動由冷卻器的配管支架等結構件傳播，因此變壓器本體、冷卻器的配管支架等要避開共振范圍。

1.3 其他方面的噪音

變壓器本體上的開關切換、濾油機動作一般也產生噪音，但我們一般不對他們采取措施。

2 變壓器的噪音解決措施

針對變壓器形式不同，噪音水平要求不同采取不同的對策，一般采取下述方法。

2.1 降低磁密的方法

變壓器本體噪音主要發生源是鐵心的磁滯伸縮現象，因此要考慮磁密的降低，變壓器磁密越高鐵心截面積越小，當沒有噪音水平要求時一般磁密按1.7T考慮，當變壓器磁密從1.7T降到1.6T時噪音可降低2～3dB，由于磁密鐵心截面積增大，導線、絕緣件、絕緣油重、油箱尺寸都要加大，材料增加。在設計時考慮選取合理的磁密，但是由前面的分析我們可以看出降噪音不能一味地降磁密，磁密“B”的下降可使鐵心噪聲下降，但不同的硅鋼片，不同的工藝，不同的結構降低噪聲程度是不同的。且磁密的過分降低也導致了變壓器重量增加的同時體積也增加，使噪聲發射面積增大，因而使噪聲聲功率級增大，變壓器的制造成本也大大增加。在鐵心片的結構形式上充分利用冷軋硅鋼片的特點，采用45°全斜接縫，采用多級階梯接縫。

因此完全依靠降低磁密來獲取變壓器大幅度降低噪聲是不可取的，一般工作磁密降低幅度應控制在10%左右。

2.2 改進鐵心電工鋼片的方法

從鐵心片的材質來考慮，盡量采用磁滯伸縮小的硅鋼片，如HI-B高取向的高導磁硅鋼片，這種硅鋼片由于提高了晶粒取向的完整度，改善了絕緣涂層，增強了涂層的抗張力，從而降低了磁滯伸縮，在同一工作磁密下與一般晶粒取向的硅鋼片相比可降低噪聲2-4dB（A）。但是這種硅鋼片由于本身的材質較好，因而任何外界的不規范的操作對鐵心片的質量影響都很大。所以在使用上需嚴格控制工藝，將起吊和搬運的次數降到最低限度，一次不規范的起吊和搬運，對變壓器噪音的影響在1～1.5dB。并采用不疊上鐵軛工藝，減少因再次插片時引起的對硅鋼片性能的影響。同時還需嚴格控制刀具的質量，以防鐵心片邊緣毛刺過大影響鐵心夾緊的質量和夾緊力的均勻分布。

2.3 改進鐵心結構

將鐵心片改為一片一疊，改善接縫處磁通分布，改進接縫結構也能降低噪音。由于改變接縫制造復雜，因此也不多用，低噪聲變壓器的結構設計都是圍繞夾緊力均勻和增加阻尼兩個方面展開的。鐵心夾件采用寬幅鋼板，以保證整個夾件的剛度，使夾緊力能均勻的分布到鐵心片上。鐵心片在疊積完成以后，在均勻的壓緊力作用下要考慮將鐵心片用膠涂刷使之凝固后成一個整體，同時在墊腳與下鐵軛之間也同樣處理，以便將鐵心片受的力均勻的通過墊腳傳遞到油箱。鐵心和低壓硬紙筒之間采用圓木撐緊，且增加圓木的檔數，將鐵心和紙筒結合成一個整體。在鐵軛和夾件幅板之間采用層壓木制成的階梯塊撐緊，加工時應嚴格保證其加工精度，以保證每檔鐵心都被撐的很緊。在撐的過程中，因格外注意接縫處的壓緊。增加阻尼的方法是在鐵心片之間、鐵心片和結構件之間增加非剛性的結構件。鐵心片每隔一定的厚度加一張絕緣紙板，也有阻尼的作用。夾件絕緣是在整塊層壓紙板上進行銑加工，既有強度，同時又使鐵心片受到均勻壓緊力。在鐵心和下節油箱之間采用墊腳絕緣用層壓紙板銑加工，強度高，同時在噪音傳遞的路徑上起到阻尼的作用，箱壁采用瓦楞折板結構，剛度好，有較高的自振頻率。

2.4 遮音板降低變壓器噪音

在5dB以上的大幅度降低變壓器噪音情況下比較實用的方法是使用隔音板，隔音板由隔音材料和吸音材料構成，隔音材料一般由鋼板構成，頻率越高反射越大，材料質量越重透過能力越小。材料越厚降低噪音效果越好。吸音材料一般用巖棉構成，吸音材料應具有安定性、經濟性、容易加工。一般根據變壓器降低噪音要求幅度不同而使用不同種類的隔音板，根據降低變壓器噪音的效果大小隔音板分三類。

2.4.1 本體直付式隔音板

直接安裝在變壓器油箱上，用雙層鋼板內襯有彈性的樹脂材料，鋼板厚3mm 2層中間用樹脂粘牢，共厚6mm中間樹脂很薄不計尺寸，隔音板上鉆孔，油箱上焊彎板用螺栓聯結，聯結處要內外加膠墊。安裝自由度比較大，可以哪個部位噪音大在哪個部位安裝，直付式隔音板能降低噪音5～10dB的程度。

2.4.2 無蓋式重鐵隔音板

此種隔音板只有在需要降低噪音10～15dB時采用，該種隔音板由鋼板和隔音材料組成，隔音材料一般是巖棉用塑料布包扎，（塑料布厚50μ）膠帶紙粘牢以防水，將帶座的鋼針先焊或粘在鋼板上將包好的巖棉扎上，扣上一圓形小帽，小帽由塑料帽和鋼片組成，塑料帽直徑約25毫米左右，鋼片中心有小圓孔四邊開縫，鋼片微向里凹，（日本市場上有出售）鋼針穿入小孔時鋼片倒卡住鋼針，塑料帽鋼針一般在鋼板上隔300毫米左右固定一處。隔音板可由單層鋼板組成，有時也可象直付式隔音板造成雙層的，重鐵隔音板如果需要還可制造的距變壓器有一定距離供人通過，以供檢修，隔音板要自立以避免與變壓器硬聯結，蓋上還應考慮防水。

2.4.3 有蓋式重鐵隔音板

有蓋式重鐵隔音板除頂部有蓋外，其余同無蓋式重鐵隔音板.由于構造復雜一般在需降低噪音20dB時采用，頂蓋對升高座及聯管處要開孔，隔音板頂部蓋與升高座間既要有間隙又不能漏水，隔音板通常留有入孔，入孔一般兩個一般在四角，內部可裝燈或持手電入內，隔音板通常制成固定尺寸的板塊式，根據需要拼裝，拼裝時塊間可留間隙。

3 結束語

針對對變壓器機理以上的分析，我們對降低變壓器噪音采取了相關措施，使110kV變壓器的噪音得到了明顯的解決，同時可以將變壓器的噪音水平控制在52dB左右。

參考文獻

[1]尹克寧.變壓器設計原理[M].北京：中國電力出版社.

[2]謝毓城.電力變壓器手冊[M].北京：機械工業出版社.

作者簡介：楊少偉（1980-），男，河北定州人，保定天威特變電氣有限公司工程師，主要從事110kV級以下變壓器設計工作。