變電站運行變壓器及附屬設備的噪聲與電磁特性研究

周再游

摘要：變壓站內部變壓器及附屬設備產生的噪聲對變壓器正常工作造成嚴重影響，不同的噪音對變壓器和周圍環境影響不同，分析變壓器相關設備噪音產生的原因以及電磁特性能夠幫助相關技術人員更好的掌握變壓器的狀態，進而合理的設置變電站各方面的設備。文章對變電站運行變壓器及附屬設備開關和母線設備進行噪聲及電磁場分析，旨在對改善變電站噪聲和電磁影響提供有力參考。

關鍵詞：變電站；變壓器；附屬設備；噪音；電磁特性

當下城市的變電站當中一些距離居民區域較近的變電戰受周圍環境的影響較嚴重，噪音敏感的區域變電站的正常工作受到不同程度的影響。變電站當中的輸變電設備、變壓器以及附屬性的設施是產生噪音和電磁影響嚴重的設備類別。隨著人民生活水平的不斷提高，人們對于變電站的噪聲和電測特性開始密切關注。要在掌握城市變電站相關設備的噪聲特性和電磁特性基礎上采取合理的措施對不利因素及時屏蔽和控制，進而實現資源節約和良好環境的營造。優化變電站的建設是電力行業發展的必然趨勢。

1.變電站運行現狀

當下力工作當中，城市的變電站其噪聲以及電磁影響受到廣泛大眾的密切關注，城市的變電站變壓器及其附屬設備的噪聲以及電磁特性的相關分析還存在一定的問題，要解決這一問題，就必須針對變電站的實際運行對變壓器的各方面屬性分析，著重分析其噪聲和電磁特性。變壓器及其附屬設備包括變壓器本身、開關設備、母線等等。變壓器的貼心在磁致伸縮作用下會產生一定的振動，在電磁作用下會對周圍環境產生一定的影響，而開關設備和母線的噪音和電磁也是由于電磁力和電磁感應引發的[1]。要減少變電站變壓器相關設備的噪音和電磁干擾，就要在了解設備噪聲和電磁特性的基礎上開展噪聲和電磁的控制工作。文章以500kv的變電站變壓器及附屬設備為例，對噪聲和電測特性進行分析，并提出相應的變電站電磁和噪聲的治理方法。

2.變壓器及附屬設備噪聲分析

變電站變壓器產生的噪音主要是變壓器內部鐵芯和線圈等部件的噪聲。在變壓器受到電壓之后，其變壓器鐵芯勵磁，磁通后硅鋼片伸縮，鐵芯硅鋼片接縫和疊片導致空氣振動，進而產生噪音。變壓器的高低壓線圈軸向松動，將會導致線圈導體產生吸力和斥力，進而產生較大的噪聲[2]。變壓器的油箱、散熱管、風扇、電機、油泵等工作的時候也會伴隨有一定的噪音產生。

城市變電站變壓器及附屬設備的噪聲發生影響受多方面因素的干擾。其中，變電站自身距離居民區的距離決定了變壓器造成的影響。當下城市的發展導致用電需求不斷增加，電網結構的擴大發展并完善導致變電站建設工程不斷增多。但是城市化的發展導致變電站建設用電遇到一定問題，一些城市變電站距離居民區過近，一些距離居民區較遠的變電站隨著城市的擴大發展也逐漸拉近了和居民區的距離。而變電站自身符合較滿，導致大量的噪聲產生，對周圍環境造成嚴重影響。

變電站的設計工作中為考慮變壓器及附屬設備的噪音問題也是造成變電站變壓器噪音影響嚴重的問題之一。在我國城市的變壓器中，一些室內安裝的變壓器很好的解決了我國城市的供電問題，但是其變壓器安裝當中對變壓器及附屬設備的噪聲問題考慮不健全導致變壓器施工中沒有對墻壁、門窗等進行防噪音處理，導致變壓器運行中產生的噪音經墻壁反射之后形成更大的噪音污染[3]。

變壓器的長久使用也是導致噪音問題突出的重要內容。在制造廠進行噪聲測量時，由于變壓器自身未經使用，其噪音較小。但是在變壓器及附屬設備投入使用較長時間后，一些零件的松動和塵埃的影響導致變壓器及其附屬設備噪音較大。此外，電力設備的維護維修工作不到位也會導致變壓器及其附屬設備年久失修，一些螺絲松動的現象較嚴重，導致設備運行的過程中出現較大的噪音。

3.變壓器及其附屬設備噪聲和電磁特性分析

3.1變壓器噪聲和電測特性研究

變壓器的噪聲和電磁特性的分析能夠幫助技術人員找到變壓器的電磁峰值以及噪音能量的頻率范圍，以硬性的研究數據作為支撐，從而科學分析變壓器噪音及電磁的產生，從噪音和電磁和特性出發，制定出相應的解決措施。通過在變壓器相關設備外側（1米左右）位置對變壓器的實際數據進行分析，對變壓器的噪聲和電磁特性進行測量，測量結果如圖1。通過對變壓器的噪聲和電磁的頻譜分析得出相對應的各項數據如下：

由圖可清晰的得到相關數據。變壓器本身的噪聲水平可達69/dB左右，整體上具有較高的噪聲水平，且其噪聲能量集中在50Hz-800Hz之間，在50Hz、100Hz、200Hz和500Hz上達到峰值，主要體現出中低頻噪聲的頻率特點。

由圖2 可得，在30MHz-1GHz頻段之間變壓器的電磁峰值頻率集中在100MHz、400MHz、500MHz、900MHz之間，在100MHz處變壓器出現寬頻電磁特征。對變壓器的工頻電磁場進行分析得到其工頻電場的強度在1.6KV/m，其工頻磁場強度可以達到5.72A/m，工頻的電磁場強度較高，對周圍環境的影響較大。

3.2開關設備噪聲和電測特性研究

采用3.1的研究方式可以得出變壓器的開關設備其噪聲水平相比較低，其噪聲能量主要集中在50Hz-200Hz之間，其頻率的峰值集中在63Hz、125Hz之間，整體屬于低頻噪聲特性。對變壓器開關設備的電磁頻譜特性分析得到在30MHz-1GHz頻段，變壓器的開關是設備電磁峰值頻率在90MHz-110MHz以及500MHz-1000MHz范圍中變化，在不同的頻率附近均有寬頻電磁特征。對變壓器的開關設備工頻電磁場進行研究，相應的工頻電廠強度最高可達1.8KV/m，工頻磁場強度可達0.85A/m，開關設備的工頻磁場強度較高。

3.3變壓器母線噪聲和電磁特性的研究

對變壓器母線的噪聲和電測特性研究采用上述研究方法，在母線下方投影外側位置（1m左右為宜），對設備的噪聲以及電測特性進行研究分析。其噪聲能量主要集中在50Hz-200Hz之間，其頻率的峰值集中在63Hz、125Hz之間，整體屬于低頻噪聲特性。對變壓器母線的電磁頻譜特性分析得到在30MHz-1GHz頻段，變壓器母線是設備電磁峰值頻率在90MHz-110MHz以及500MHz-1000MHz范圍中變化，在不同的頻率附近均有寬頻電磁特征。對變壓器的開關設備工頻電磁場進行研究，相應的工頻電廠強度最高可達0.45KV/m，工頻磁場強度可達4.58A/m，開關設備的工頻磁場強度較高。

4.針對變電站運行變壓器及附屬設備的噪聲與電磁特性的對策

4.1優化變電站選址，合理設計、選型變壓器

解決變電站運行變壓器及附屬設備的噪聲與電磁特性的影響，變電站自身的位置要盡量遠離居民區，避免變電站的噪聲和電磁對居民生活帶來不便。對供電工作部門而言，要加強和城市各個部門之間的溝通和聯系，通過各個工作部門之間的協調工作，優化變電站的選址，將其設置在對周圍環境影響較小的地區，將變電站設置原理噪聲的敏感物品。對于變電站的設計以及相關變壓器的選型上要考慮的城市的發展以及時代的變化。在變壓器的選擇上可以選擇的油浸自冷式變壓器，切實的減少變壓器運行的噪音和電磁干擾。采用這種變壓器還可以減小變壓器自身的電能損害，減少后期變壓器維修的費用消耗。對于室內變電站而言，其設計工作不僅僅要注重變電站的實際選址，更要對變電室的門窗和墻壁進行優化處理，選擇防噪音的相關材料進行建設，在 室內設置吸聲的青碧，確保室內變壓器的噪聲傳播較小。

4.2強化城市變電站噪聲和電磁干擾治理

（1）強化城市變電站的噪聲和電磁干擾治理可以在變電站設置隔音、防電磁干擾墻壁，降低變壓器正常工作對周圍地區影響。噪音和電磁干擾會給人們省會帶來不便，可以對噪音和電磁干擾影響嚴重區域變電站加裝阻止墻。

（2）強化對變壓器及附屬設備更新改造，將現代化技術融入其中，一些運營時間久、技術落后的變壓器要及時更換，減少運行時間較長的變壓器及附屬部件對周圍環境影響。

（3）選擇質量較好的電源變壓器，延長變壓器和PCB的距離，確保變壓器遠離放大器，避免干擾強度較強的Y軸對準PCB。此外，變壓器自身的金屬外殼必須接地，以機箱的電磁屏蔽降低干擾。

5.結束語

綜上所述，對變壓器以及其附屬設備進行噪聲和電磁特性的研究，能夠加深技術人員對變壓器及其附屬部件的認識，對變電站運行的變壓器以及附屬設備的噪聲和電磁峰值進行分析，有針對性的對噪聲和電磁的防護材料進行選擇，為實際的工作中優化變電站的噪聲和電磁影響提供有力依據。

參考文獻：

[1]王庭佛，陳錦棟，凌駕政，等. 聲屏障在220kV露天變電站噪聲治理中的應用[J]. 環境工程，2016（s1）：1090-1094.

[2]董紀清，陳曉威，林蘇斌. 考慮漏磁特性的變壓器電磁干擾特性模型[J]. 電工技術學報，2017，32（21）：63-72.

[3]劉濤，羅隆福，戴麗宦，等. 新型整流變壓器直流偏磁下的電磁特性分析[J]. 電源技術，2017，41（10）：1479-1481.