降低变压器噪声的措施初探

摘要：对变压器的噪声源进行分析，首先，从噪声源出发，在变压器设计和制造工艺上采用有效方法，选用优质高取向硅钢片，尽量减少铁心产生的振动，使噪声的产生得到有效控制；其次，从噪声的传播途径着手，采取切实可行的措施，使噪声在传播过程中得到大量吸收与阻断，使音强明显地衰减，从而达到降低噪声的目的。本文探讨了降低变压器噪声的措施。

关键词：降低；变压器；噪声；措施

中图分类号：P733.22 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

随着电力事业的发展，由变压器噪声带来的危害越来越大。变压器的噪声不但影响设备自身的正常运行，还污染环境，危害人类身心健康，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，造成了很多的社会效益及经济效益上的损失。

二、变压器噪声产生的原因

1、变压器本体产生的噪声

变压器本体噪声主要有硅钢片磁致伸缩引起的铁心振动、硅钢片接缝处和叠片之间漏磁引起的铁心振动、绕组振动等。

硅钢片磁致伸缩引起的噪声。铁心励磁时，沿磁力线方向硅钢片的尺寸发生变化，而垂直于磁力线方向的尺寸发生相反的变化，磁致伸缩使得铁心随着励磁频率的变化而周期性振动。

电磁作用引起的铁心噪声。硅钢片接缝处和叠片间存在因漏磁而产生的电磁吸引，由此引起铁心振动。通过改进铁心叠积方式，接缝处和叠片之间的电磁吸引力引起的铁心振动越来越小，相比磁致伸缩引起的铁心振动小得多。

漏磁引起的绕组振动噪声。绕组负载电流产生的漏磁将引起绕组的振动，当变压器的磁密在1.4T以下时，绕组的振动将与磁滞伸缩引起的铁心振动相接近。而当磁密在1.5～1.8T时，相比磁致伸缩引起的铁心振动，该振动很小。

冷却装置引起的噪声

冷却装置运行带来的噪声，与变压器本体噪声的机理一样，冷却装置的噪声也是由于它们的振动而产生的。国内外大量变压器运行实践表明，该噪声主要是由变压器中潜油泵和冷却风扇运行时产生的，如强迫风冷干式变压器、强迫油循环风冷变压器在冷却器风扇和潜油泵投入运行时将会产生大量很高的噪声，能使变压器的合成噪声比变压器本体噪声高出4～6 dB(A)。相比而言，对于油浸自冷式变压器，采用的是自冷式散热器，其所产生的噪声，比变压器本体噪声低得多，多可以不予考虑。

需要说明的是，变压器是一个由各种部件组成的弹性振动系统，该系统有许多固有振动频率。当变压器的铁心、绕组、油箱及其它结构机械振动的固有频率，接近或等于硅钢片磁致伸缩振动的基频（2 倍的电源频率）及其整数倍（对于50 Hz电源，系指100 Hz、200 Hz、300 Hz、400 Hz 等）时，将会产生谐振，使变压器噪声显著增加。

本体噪声和冷却装置噪声合成后，形成变压器噪声，以声波的形式通过空气向四周传播。

3、变压器工艺结构对噪声的影响

（1）硅钢片的磁致伸缩对噪声的影响

铁心励磁时，硅钢片产生的磁致伸缩是变压器本体噪声的最主要根源。硅钢片的磁致伸缩与硅钢片的材质、表面的绝缘涂层、含硅量、磁密、磁力线与硅钢片压延方向的夹角以及硅钢片受到的机械应力等因素有关，因此，合理选择硅钢片能有效控制噪声。

（2）铁心结构对噪声的影响

铁心励磁时的噪声还与铁心的结构型式（如芯式或壳式、叠片式或卷铁心式等）、几何尺寸及其净质量以及转角部位的接缝方式、接缝区的搭接面积、制造工艺等因素有关。由于铁心中磁密分布的不均匀性，和冷轧取向硅钢片磁通性能的各向异性，使得铁心不同区段的磁致伸缩是不均匀的。研究结果表明，在磁通转向的区段内，磁致伸缩将显著增加。值得一提的是，采用斜接缝代替直接接缝，可降低铁心噪声，但应考虑接缝区搭接面积的影响。增加接缝区搭接面积，可提高铁心的机械强度，但同时使磁通经过硅钢片非轧制方向的区域增加，而又使噪声升高。因此，在满足铁心机械强度要求的前提下，应尽量减小接缝区搭接面积，以降低铁心引起的噪声。

（3）铁心装配工艺对噪声的影响

变压器的噪声与铁心的夹紧力和铁心的拉伸力密切相关。大量的试验数据表明，铁心的夹紧力有一个最佳值，铁心在最佳夹紧力时，噪声最低，改变铁心的夹紧力，能够使变压器的噪声变化0～5dB（A）。

三、降低变压器噪声的措施

1、变压器本体噪声的降低

本体噪声的降低主要通过改进材料、工艺和优化设计，从而减弱铁心所产生的噪声来实现。具体的措施为：

(1) 选用具有极高结晶方位完整度、磁致伸缩小，外观平整、无缺陷毛刺的优质硅钢片。

(2) 采用高精度数控剪床进行硅钢片的剪切，在加工、生产过程中减少硅钢片机械撞击，充分利用硅钢片的表面涂层的张力，减少磁致伸缩量。

(4) 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。

(5) 在制造工艺上，采取措施做好绕组与铁心间的间隙处理，如在间隙中插入纸板或环氧腻子撑紧，减小铁心与绕组间相互位移引起的振动，以降低噪声。

2、冷却装置振动噪声的降低

冷却装置噪声的降低可以通过设备本身噪声的降低和控制传播途径得以实现。

( 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) 冷却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( 100 Hz) ；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~ 20 dB。

3、吸声减振，降低噪声

（1） 铁心产生的噪声有一部分是通过变压器油箱底和基础传出去的。如果在器身和油箱之间或在油箱和基础之间加装缓冲器，就能使声音通过缓冲器衰减。可在铁心垫脚处和磁屏蔽与箱壁之间放置防振胶垫，使铁心和磁屏蔽的振动传到油箱时，由钢性连接变为弹性连接，从而达到减小振动，防止共振，以降低噪声。

（2）在油箱内放隔声材料，可以吸收由油箱振动产生的部分能量，从而达到降低本体噪声的目的。

4、设置隔音墙

在变压器周围建筑隔音墙，也能大大地降低噪声水平。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，使声级得到衰减。为了增加围墙的有效性，必须使围墙尽量靠近变压器，且由油箱壁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，否则由于共振，噪声的水平会大大增加，围墙的高度应不低于油箱的高度，但也不必太高，因为过高的围墙并不会起太大的作用。围墙的材料可以是砖墙、水泥墙或木制结构。一般围墙型式为两面或三面，即“L”型或“U”型，很少采用一面墙。这种方法能使噪声在传播过程中降低10dB(A)左右。

四、结束语

总之，变压器噪声的产生和传播皆是多方面、多渠道的，各供应商应根据环保部门的要求和客户的需求，不断完善和提高变压器的设计和制造水平，采用合理的控制措施，有效地降低变压器的噪声，改善环境，以取得较好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 余尤好,陈宝志. 大型电力变压器的噪声分析与控制[J]. 变压器. 2007(06)

[2] 王常平,林云志,王国伟,詹峰. 如何降低变压器噪声[J]. 变压器. 2004(06)