浅谈变压器噪声及其降低措施

摘要：阐述了变压器噪声的类型，提出了降低变压器噪声的主要措施及方法。

关键词：变压器噪声；噪声类型；降噪措施

中图分类号： TM4 文献标识码： A

1 引言

随着我国经济的不断发展，城市用电量不断增加，许多中心城区也需要使用高电压、大容量的变压器，特别是近年来，由于城市电网改造的需要，变电站往往需要建在靠近居民居住区处，变压器连续运行发出的噪声对人们的正常生活和工作造成了影响，再加上人们环境意识的不断提高，噪声问题日益得到了人们的重视，所以如何降低变压器噪声是运行部门和制造厂商都很关心的问题。

2 变压器噪声的类型

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的漏磁引起的铁心振动、绕组振动等。

2.1 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。

2.2 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。

2.3 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，当变压器的额定磁通密度在1.5-1.8T范围时，这种振动与磁致伸缩引起的铁心振动相比很小。

2.4 冷却装置引起的噪声 与变压器本体噪声的极力一样，冷却装置的噪声也是由于它们的振动而产生。

3 降低变压器噪声的措施

3.1 降低变压器本体噪声

由于变压器本体所发出的噪声是由铁心的磁致伸缩变形、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，即空、负载引起的噪声之和，所以降低噪声需要通过优化设计、改进工艺和材料来实现。

3.1.1 优化设计方面

（1）降低铁心磁密，可以有效降低噪声，磁密每降低0.1T，噪声可降低2-3dB（A），但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增高，不利于成本控制，因此，降低磁密不能超过标准的10%。

（2）由于铁心的固有频率与磁致伸缩振动的频率相接近时，会使铁心共振而导致变压器本体噪声聚增，因此，在变压器设计时要计算铁心的固有频率，使其避开磁致伸缩引起的基频及高次谐波频带。

3.1.2 改进工艺方面

（1）采用高精度数控剪床进行硅钢片的剪切，在硅钢片运输、堆放、加工、生产过程中要轻拿轻放，严格控制其平整度，对于由于不慎原因造成的有严重波浪形的硅钢片，要坚决更换；铁心采用不剪尖角、不叠上轭工艺，减少硅钢片在剪切和搬运过程中的摔打次数，有利的减少了晶粒取向硅钢片受外力的影响。

（2）改善和缩小铁心接缝。铁心采用多级接缝，这样比两级接缝空载噪声小，可使噪声降低4-5dB(A)。这是因为采用多级接缝后，在接缝处磁通分布较均匀，又使气隙中的磁密大大降低，导致接缝处由磁吸力引起的噪声减小的缘故。另外减小接缝，可以降低振幅，同时减小变压器的励磁容量及励磁电流，使声功率大幅度降低，从而可降低空载噪声。

（3）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板撑紧，减小铁心与绕组间相互位移引起的振动，以降低噪声。

（4） 在铁心端面上涂环氧胶或树脂胶，可增加铁心表面张力约束，从而减少磁致伸缩量，降低噪声。

（5）在下铁轭与垫块之间的空隙间填充硅橡胶垫抑制铁心振动，绕组上下定位也用硅橡胶垫填充，铁心与其接触件之间加上弹性隔振材料。

（6）在铁心垫脚与箱体底部间放置减震橡胶。采用20mm橡胶板时，一般以3mm为宜，压缩量太大时，会因发生蠕变而使阻尼失效，其绝缘性能也会变化。

（7）改善铁心的夹紧质量，改进夹件的结构，铁心夹件尽量采用宽幅钢板，以保证夹件的刚度，使夹紧力均匀分布到铁心片上。在夹件两端增加限位装置并注意控制适当的铁心夹紧力，能在一定程度上起到降低产品噪声的效果。

3.1.3 改进材料方面

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。

3.2 降低冷却装置振动的噪声

变压器噪声为本体噪声与冷却系统噪声的叠加，一般冷却系统噪声高于变压器本体噪声，因此，合理、经济的控制冷却系统的噪声，可有效的降低变压器的噪声，可采取以下措施：

（1）在满足设计要求的前提下，尽可能采用自冷式散热器，这样可完全消除冷却系统引起的噪声，可是变压器总体噪声明显降低。

（2）选用低噪声风扇，把冷却系统产生的噪声降至最小。选取的低噪声风扇要保证要求的风量和风压，可以通过改进叶片形式、降低风扇转速（需增大叶片直径）、在风扇进出风口安装消声装置等方法实现。

（3）由于变压器白天和晚上的负荷不同，晚间负荷较低，因此变压器可以选用双速风扇，白天用电量大，启动高速风扇，噪声大一些；晚间用电量小，启动低速风扇，噪声也就小了。这也符合了国家对环境噪声的要求：晚间的环境噪声要低于白天的环境噪声。

4 采用其他方法减小变压器的噪声

通过抑制变压器噪声源所降低的噪声是有限的，所以，我们也可以从噪声的传播途径考虑，使噪声在传播过程中衰减，以达到消声的目的。

（1）在变压器本体与外壳间加隔声材料，可以吸收部分变压器自身振动产生的噪声，但采取此种方法需考虑散热问题。

（2）采用消声法降低噪声。即在变压器一米内放置若干个噪声发生器，使它们发出的噪声与变压器发出的噪声相互抵消。其原理是首先把变压器的噪声信号转变为电信号，然后放大激励噪声发生器，使各噪声发出的声音、振幅相等、相位相反，使变压器的噪声受到破坏性干扰以达到降低噪声的目的。

（3）在噪声传播的方向设置隔声墙，也能大大降低噪声水平。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，使声音得到衰减。隔声墙的厚度若采用水泥或砖砌，要150mm-240mm厚；隔声墙的高度通常由变压器中心到隔声墙之间的距离以及所希望的降噪量等因素决定，为了更有效的降低噪声，应该使围墙尽量靠近变压器，变压器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。否则可能引起驻波，围墙的高度应不低于变压器的高度，但不宜高出太多，高出约0.5米。

（4）设置隔音室，这种方法国外采用的较多，就是把变压器放在完全密封的房子里，可以有效降低噪声30-40dB。但隔音室设计方面却有许多困难，最大的困难就是如何把变压器损耗散出去，如何把室内的噪声吸收掉，防止发生交混回响，如何开门以便检修或更换变压器。而且要保持变压器带电部分到四周墙壁和顶棚的绝缘距离，还得采用穿墙套管，加上建造隔音室的得用，使变压器成本增加很多，所以此种方法国内很少采用。

5 结束语

变压器噪声的产生是多途径的，要想降低噪声，需要从变压器本体、冷却装置及噪声的传播路径上综合考虑，采取措施，才能达到降低噪声的目的。在实际应用中根据用户对变压器噪声的不同要求，采用合理的噪声控制措施，能有效地满足变压器噪声的技术要求，增加产品的技术含量，完善和提高变压器设计和制造水平，改善环境，以保证变压器长期安全稳定运行，取得更好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]蒋长庆. 关于变压器噪音的分析及其降低方法[J]. 南京师大学报（自然科学版），1995，18（2）：19-21.

[2]周贤土. 中小型变压器噪声[M]. 北京：中国电力出版社，2002.

[3]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).

[4]虞兴邦，姜在秀，韩涛.变压器的噪声及其降低[J].噪声与振动控制，2001,21（5）：35-38.