配電站變壓器降噪探討

陳 昶

配電站變壓器降噪探討

陳 昶

陳 昶

國網馬鞍山供電公司

陳昶（1984-）男，安徽霍山人，工程技術人員，工作于國網馬鞍山市供電公司，研究方向為電氣工程及其自動化。

隨著社會的發展和人民群眾居住生活水平的不斷改善和提升，人們對高質量的生活居住環境要求也越來越高，除了要求住宅小區的綠化、容積率、出行、購物方便等條件外，對住宅供電設施的供電可靠性及設備噪聲對周圍環境的影響也提出了新的要求。而目前，居民住宅小區內的供電變壓器噪音問題被投訴的事例已越來越多，被社會廣泛關注，緩解并解決這一問題刻不容緩。

引言

對于住宅小區的配電供用電設計中，特別是老舊小區的配電設施改造，存在沒有考慮到小區地理、環境結構，只是一味重視變壓器的大容量供電和出線線路截面滿足負荷要求等基礎內容，忽視了站房選址及設備選型，致使在設備選型時沒有考慮采用低噪聲的電力配電變壓器及附屬設備，在變壓器高負荷或故障運行的情況下，便產生可聽噪聲，嚴重影響周圍居民的正常生產、生活。至此，了解和認識變壓器的噪音產生的原因、噪音的傳播以及噪音帶來的危害，對探索配電站變壓器降噪的措施和方法有著重要的意義。

變壓器噪音產生原因

電力變壓器內的鐵芯磁滯伸縮變形和繞組、油箱及磁屏蔽內的電磁力是引發變壓器可聽噪音產生的主要原因。而其電力變壓器噪聲的關鍵成分是變壓器在電磁感應中，磁場通過建立閉合回路的磁通而引誘發鐵芯硅鋼疊片沿縱向振動所產生的噪聲。其振動幅值與負載電流關系不大，而是與鐵芯材質的磁性能以及鐵芯疊片中的磁通密度有關。

由此可見，電力變壓器噪聲主要由鐵芯、繞組、冷卻器三個聲源產生。鐵芯產生噪聲的主要原因是變壓器內的硅鋼片在通電情況下，受到電磁感應轉換中的交變磁場作用，產生極其微小的伸縮即磁滯伸縮，硅鋼片隨勵磁頻率的變化產生的磁滯伸縮形成鐵芯的周期性振動。繞組產生噪聲的原因是繞阻受到流經其內部電流而產生的電磁力和漏磁場的共同作用使構件產生振動。冷卻器產生的噪音是風扇工作中自身工作運行聲音和其產生振動。

噪音傳播

噪音分為低頻噪音和高頻噪音，低頻噪音與高頻噪音因頻率的不同，其傳播后產生的物理性質、效果也大不相同。高頻噪音隨著長距離傳播或傳播過程中有障礙物阻擋，其能量能夠迅速的衰減，如高頻噪音聲源點，向周圍擴散傳播時，每傳播10m的距離就能下降6分貝。而低頻噪音因其聲波波長較長，其傳播過程中能量衰減得很慢，能輕易穿越障礙物并受障礙物阻擋的影響小，至此，低頻噪音在長距離傳播和穿越構筑物、墻壁等方面能夠被人體所感知。因變壓器振動所產生的噪聲和冷卻器工作所產生的一般的噪聲都與低頻噪音有著共同的性質。配電變壓器的低頻噪聲可以通過地基、樓房的主體構架和墻體傳播和輻射，而居民小區住戶房間受到配電變壓器發出的低頻噪聲影響時，即使住戶關閉了門窗也不會使房間的噪音有較大的降低，而被人體所感知。

住宅小區配電變壓器噪音的危害

住宅小區配電變壓器產生的低頻噪聲會對周圍居民住戶產生長期的慢性傷害，如：容易使人心煩氣躁、容易使人發怒，甚至情緒緊張、血壓升高、心跳加快，長期在此生活環境中，有可能造成神經衰弱、失眠多夢等多種神經系統疾病，由于配電變壓器所產生的低頻噪聲可以通過地基、樓房的主體構架和墻體傳播和輻射，所以很容易引起周圍居民的感知和共鳴。一般來說，人對低頻噪聲的忍耐程度也相對較低，一般人能接受的低頻噪聲在30～35分貝之間，超過35分貝以上，人們就會有明顯的心慌氣短、煩躁不安等不舒服的感覺。

配電站變壓器降噪探索

主動降噪

綜上所述，電力變壓器的噪聲主要是由于其主體構建的鐵芯、繞組、結構件及風冷裝置等各部件相互共同作用而產生的振動聲源總和。因變壓器本體是其鐵芯、繞組、結構件統稱，所以又可以“等價”為：變壓器噪聲的主要“貢獻源”為變壓器本體的振動和風冷裝置的振動共同作用的“疊加”。

降噪方法：（1）在材質和結構上，采用優質硅鋼片、選用先進的鐵芯工藝和結構形式，以達到降低鐵芯中的漏磁通密度、減少或抑制鐵芯因磁通作用而產生的振動噪聲，并配合和相關消振及減振措施。（2）改善鐵芯共振；緊固鐵芯夾件，適當加大夾件對鐵芯的夾緊力，并在夾件的兩側安裝可調的限位裝置，能在一定程度上起到減少共振振幅，進而降低振動噪音。（3）變壓器安裝減震措施；變壓器的底座與地面連接部分采用低頻復合減震裝置（俗稱橡皮墊）以減小振動傳遞來振動能量，從而減少噪音。（4）采用低噪音風機；變壓器在設計、采購時應采用自冷式風機。在變壓器本體上安裝風機時，風機與變壓器基礎槽鋼間要有減振措施如墊橡膠墊。同時，建議在風機底部與地平間安裝低頻復合減震裝置。設置因變壓器溫度升高而自行切換的風機開關，及時投切風機電源，減少風機長時間運行而產生的噪聲。（5）油浸式變壓器在投運前，要細致檢查油箱、油蓋、本體、構件螺栓緊固，必要時進行加固，不允許變壓器高低壓瓷件樁頭裂紋、間隙，運行后及時檢查變壓器的油位、油色符合運維要求，及時補充變壓器油，防止因變壓器缺油、漏油而造成的變壓器內部“空腔”，進而給變壓器的安全運行帶來“隱患”，同時增大變壓器運行噪聲。（6）保證變壓器安裝基礎水平符合規定要求，不出現超過規范或限額的偏差。

被動降噪

降噪方法：（1）加裝變壓器降噪外殼；降噪板結構主要包括金屬面板層、多孔材料層、多孔環氧玻璃布板層。因降噪板制作工藝簡單，可塑性強，且能有效降低了變壓器低頻噪聲輻射給周圍環境的影響，在日常降噪中廣泛使用。（2）配電站內吸聲處理；從電影院放映廳墻面吸音效果帶來啟發，設計時，就應要求住宅建設方和施工方對墻面進行消音處理，采用凹凸拉毛墻面；并將站房通風散熱的百葉窗改用消音百葉窗。（3）種植隔離的樹木；在戶外箱變、配電站周圍種植隔音樹木，如冬青樹、夾桃樹、矮竹等。

案例分析

馬鞍山市安源小區#1箱變

該箱變為630KVA美變，離居民房屋不足5m（圖1）。居民投訴噪音擾民嚴重。經現場勘察測試后發現，變壓器噪音已達到55分貝，且環境狹隘、無位置可搬。我們采用在原有變壓器外加裝降噪外殼（圖2），降噪測試效果明顯（表1）。

表1 加裝降噪外殼前后測試結果

圖1 加裝降噪外殼前

圖2 加裝降噪外殼后

馬鞍山市香樟園配電站

該配電站設在居民住宅樓下，配電站內放置3*1000kVA干變。變壓器及底座槽鋼的共振產生的低頻噪音嚴重影響周邊居民的日常生活。由于該配電站的特殊性，首先我們進行了變壓器更換和緊固各部分連接，效果不大。隨后，通過將變壓器底座與地面加裝低頻復合減震裝置（圖3、圖4），變壓器連接部分采用軟連接，全面清除變壓器外殼積塵，緊固零部件，效果明顯。配電站外噪音由原來46分貝驟減至28分貝（表2）。

表2 加裝低頻復合減震裝置前后測試結果

圖3 加裝低頻復合減震裝置示意圖

圖4 減震器內部結構示意圖

結語

變壓器的低頻噪聲產生是復雜而多變的，其影響的因素很多，這里也僅就一些生產實際中遇到的狀況和采取的措施進行了分析與探討。加強這方面的理論研究非常重要，為今后生產出噪音更低和可靠性更高環保型的產品，提高居民生活質量奠定基礎。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.083