500kV变压器异常噪声及振动的原因分析及解决措施

王卓君

摘要：变压器作为电力网络环节中最为关键的环节，决定了电力网络能否稳定安全运行。变压器在工作中最常见的问题是异常噪声及振动，因此本论文针对此现象展开了探究。首先通过依次分析变压器的各组成部分来确定原因，然后制定了周密详细的噪声及振动测试方案。通过测试、分析及实验，发现电压和电流对变压器异常噪声及振动得影响大小。最后，针对文中分析出的各种原因提出了相应的处理办法和监测建议。

关键词：变压器;噪声;振动;解决方法

引言

变压器作为电力网络中最重要的设备之一，对电力网络的安全稳定的运行有着至关重要的影响。变压器异常噪声及振动是变压器非正常运作的体现，特别是在500KV的超高压电网中，如果变压器发生故障，造成的人力物力损失将是巨大的。除此之外，变压器的噪声问题也是现今社会关注的环境问题，因此分析500kV变压器异常噪声及振动问题的原因，并提出有用的解决措施是值得研究的课题。

本研究就500kV变压器异常噪声及振动的原因进行深入调查，对变压器的噪声声源进行分析，对它的振动进行检测，最后提出有实用价值的解决方法。

1.噪声及振动原因分析

变压器噪声是由本体结构设计、选型布局、安装、使用过程中，变压器本体及冷却系统产生的不规则、间歇、连续或随机引起的机械噪声及空气噪声总和。噪声除了对环境污染外，对人类的健康影响也很大，因此现今社会都把变压器噪声水平的高低，作为衡量变压器生产厂家设计和制造水平的指标，其中变压器的振动与噪声往往是密不可分的。

常见变压器的主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯），变压器的冷却系统也是必备的。由此分析可得变压器的噪声声源主要来自变压器冷却器、变压器的铁芯和线圈绕组三个方面。变压器冷却系统在工作时冷却风扇会产生噪声，风扇速度、外形、数量等都会一定程度上影响噪声的大小。变压器的铁芯通常由硅钢片叠装而成，在工作时的铁芯励磁时硅钢片磁致伸缩会引起铁芯振动和噪声，硅钢片的叠装连接和接缝处会因为励磁过程中磁通分布不均匀造成漏磁，产生侧面的电磁吸引力使铁芯产生振动和噪声。线圈绕组中有电流流过时，因漏磁产生的电磁力会引起绕组、箱壁的振动和噪声，但是相对于磁致伸缩振动会小很多。在振动传播的过程中，变压器的其他部件与铁芯处主要振动频率相近时会产生谐振，从而造成噪声增大的现象。

除了变压器本体及冷却系统的原因之外，变压器工作电压的变化、负载电流的改变等外在原因也值得考虑，需要相应实验进行分析。

2.相应实验分析

实验目的主要是验证变压器工作电压的变化、负载电流的改变对异常噪声及振动的影响，实验流程图1如下：

图1 实验流程图

根据以上流程图，不断改变变压器的工作电压和负载进行多组实验对比分析，记录噪声和振动的大小，得出结论如下：

⑴ 电压的突变会造成变压器的噪声和振动增大，但是幅值不大。

⑵ 负载电流对变压器噪声和振动的影响不大，相比空载情况下振动会稍大。

以上总结可知，变压器的噪声和振动的产生是以变压器本体及冷却系统为主要原因，振动幅值和噪声大小与组成铁芯的硅钢片的磁通密度有关，与绕组的材质有关，而与工作电压、负载电流的关系不大。不同的变压器因为其材质和结构的差异，在不同的工作环境下产生的噪声和振动也是不同的。

在电力网络中断路器、熔断器、电压互感器、电流互感器等其他器件的影响，对比以上噪声均可忽略不计。

3.提出解决措施

通过以上的分析和实验，可以得到变压器噪声和振动的原因。并可根据这些原因提出相应的解决措施。

⑴ 变压器本身设计

①在设计工艺上，铁芯需要选择磁致伸缩较小的硅钢片来叠装，且叠装采用全斜交错的方式可减小磁场畸变。同时紧固铁芯，控制铁心夹紧力也能有效减小振动

②变压器的振动大部分来源于铁轭的振动，因此增大变压器中铁轭面积，可使它的振动较小。

③在铁心垫脚与箱底之间放置减振橡胶，能使器身与油箱间的刚性接触变为弹性接触。从而阻断部分振动的传递，减小本体噪声。

⑵ 变压器相关其他

①在保证变压器正常工作前提下，采用噪声更小的冷却装置，同时采取减振装置。

②增加油箱壁的刚性和强度，也可在内侧添加橡胶板，减小箱壁的噪声和振动。

③在变压器外部添加隔声层，把变压器本体产生的部分噪声反射和吸收。

④使用噪声发生器发出振幅相等，相位相反的噪声，干扰变压器噪声达到消音的效果，可降低噪声。

⑶ 注意油箱及其他结构件的振动频率，避免与变压器振动频率相同，以防产生谐振。

⑷ 建立电网监测点，能够实时监测电网电压和电流的变化并做出警示，及时观察、分析并解决问题。

⑸ 注意对运行现场的环境维护，例如安装基础、墙壁及建筑物等，对噪声有影响。

4.展望

为了更全面的评估和解决电网扰动因数、变压器结构参数、外在环境等对噪声和振动产生的影响，后续必须进行更为详细的监测与分析，才能提出更有效的措施，保证电网的安全稳定运行。

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， 44（6）：23- 26.

[2]蒯狄正，刘成民，万达.直流偏磁对变压器影响的研究[J].江苏电机工程，2004， 23（6）： 11-16.