油浸式电力变压器降噪措施

李　猛，谢庆峰，龚宜祥，彭明聪，曹枚根，黄松岭

（1.常州西电变压器有限责任公司，江苏常州213022；2.清华大学电机系电力系统国家重点实验室，北京100084）

油浸式电力变压器降噪措施

李猛1，谢庆峰1，龚宜祥1，彭明聪2，曹枚根2，黄松岭2

（1.常州西电变压器有限责任公司，江苏常州213022；2.清华大学电机系电力系统国家重点实验室，北京100084）

由于变压器噪声污染越来越严重，降低变压器噪声迫在眉睫。从理论上阐述了降低油浸式电力变压器噪声的方法，采用一种降低变压器噪声有效的措施—在器身与油箱刚性连接处安装金属橡胶垫，并在变压器振动和噪声试验的基础上验证其效果，为不同类型变压器降噪提供有益参考，并为分析新的降噪方法提供理论依据。

变压器噪声；金属橡胶垫；振动和噪声试验

DOI：10.3969/j.issn.1009-9492.2015.01.031

0　引言

近年来，由于城市用电量大幅增长，城市用电负荷密度越来越高，越来越多的变电所建于商业区和居民区内，于是变压器噪声问题就变得十分突出。变压器的噪声不但污染环境，危害人类身体健康，影响设备正常运行，带来了很多社会效益及经济效益的损失。因此，对变压器噪声更严格限制已成为一种现实要求，变压器噪声水平的高低，也成为了衡量变压器生产厂家设计和制造水平的重要指标。

目前国内外对于变压器降噪理论方面研究很多，文献［1-3］阐述了可能降低变压器噪声的各种方案，但都没有在实践中验证其效果。实践方面，对铁芯工艺改进、绕组压紧力的合理分配［4］等也有不同程度的研究，但这些通过控制变压器噪声源来降低噪声是有限的，并且代价较高。本文通过对110 kV变压器结构分析以及振动和噪声控制［5］积累的经验，从噪声的传播路径考虑，实际可行性和经济性角度出发，采用器身隔振措施，即在变压器器身与下油箱的刚性连接处安装金属橡胶垫。在试验的基础上验证其效果，通过这种方案为今后分析新的降噪方法提供理论依据。

金属橡胶是一种多孔的功能性结构阻尼材料，是由不锈钢金属丝经过选丝、烧丝、拉伸、毛坯编织和模压成型、清洗等过程制作而成。因其宏观上具有类似橡胶的大分子结构和弹性，又是全金属制品，因此称为“金属橡胶”。

1　结构减振降噪思路

综合国内外有关资料，降低变压器噪声主要有三个有效途径［6-9］，即采用变压器内部结构、外部结构降噪措施及隔音措施。

1.1内部结构的改进

内部降噪措施主要是降低铁芯的振动及控制振动的传播辐射，包括：（1）使用高导磁硅钢片。降低变压器铁芯的磁通密度；磁通密度每降低0.1 T，可使变压器的噪声降低2～3 dB；（2）改进变压器铁芯的制造工艺，选取有利的铁芯物理参数；（3）切断向外界传播的途径，在器身与油箱的接合处加隔振胶垫。

1.2外部结构的改进

（1）改进变压器油箱的结构，如加厚油箱壁，增加油箱加强筋的数目；（2）把变压器的风冷却方式改为自冷却方式；（3）在变压器油箱与基础之间加缓冲器，如防振胶垫或弹簧；（4）在变压器油箱与散热器、储油柜、有载开关操作箱、气体继电器套路之间，低压套管与母线排或电缆之间，采用弹性连接，以减少变压器的共振。

1.3隔音

（1）采用隔音油箱；（2）建隔音墙；（3）建隔音室。

结合上述降低变压器噪声措施，采用在器身与油箱接合处加隔振胶垫的方式。将器身与油箱接合处由刚性连接变为弹性连接，最大限度上减少振动向箱壁的传递。

2　金属橡胶隔振设计

变压器、电抗器隔振设计［10-11］时，可将变压器、电抗器简化等效为单质点模型（图1），基础或楼板加速度与油箱底部加速度之比叫隔振衰减系数（Ta），用式（1）表示：

式（1）中aori为变压器、电抗器油箱底部的振动加速度；atran为变压器、电抗器基础或楼板的振动加速度；λ为油箱振动频率ω与隔振系统固有频率ωn之比；ξ为隔振系统有效阻尼比。

本文以110 kV油浸式电力变压器作为研究对象，110 kV变压器激励源基频为100 Hz；振源重量（器身）：37.5吨；频率比λ>5；振动衰减率Ra>98%，即隔振衰减系数应小于0.02。

图1　隔振系统分析模型

图2　隔振衰减系数T随频率比λ和阻尼比ξ的变化关系曲线

根据以上分析，金属橡胶基本性能参数设置为：

单件尺寸规格：ϕ180±0.5（mm）；厚度：35±0.5（mm）；额定承载力：3～5 t/个；额定承载变形：小于2 mm；竖向刚度：22～30 kN/mm。

3　变压器噪声试验

3.1试验地点和时间

试验地点选在生产车间内大厅，大厅比较空旷，每个墙壁面上都安装了吸声板，如图3所示。

为了减少工厂生产对变压器的影响，选择在晚上（16∶00-23∶00）进行测试。

图3　试验内大厅

3.2试验仪器

试验仪器选型如表1所示。

表1　R试验仪器选型表

3.3声压测点布置

A面声级测点：1#、3#、4#、5#、6#、8#；B面声级测点：11#、12#；

C面声级测点：15#、17#、18#、19#、20#、22#；

D面声级测点：25#、26#。

3.4声强测点布置

声强测点记为A1，B2，C3，D4。

噪声测点试验现场布置如图6所示。

台面高度：70 cm；声级计和声强计实际高度：130 cm。

3.5试验步骤

在变压器器身与下油箱刚性连接处放置9个金属橡胶支座，如图7所示，在两个定位销之间的垫板上三等分的放置。

图4　声压测点布置图

图5　声强测点布置图

图6　噪声测点试验现场布置图

图7　金属橡胶支座布置图

变压器噪声试验分为无任何减振措施和器身隔振措施，两者进行比较。本试验测试将以电力变压器第10部分：声级测定《GB/T 1094.10-2003》为参考标准，进行变压器100%空载电压噪声测量，测量变压器箱壁外1 m，变压器1/3高度的辐射噪声。

3.6试验数据以及分析

（1）通过计算得到100%空载电压下16个声压测点的平均声压级值，如表2所示。

表2　R平均声压级值

（2）100%空载电压下各测点声强级值，如表3所示。

表3　R各测点声强级值

（3）由以上数据可知，器身隔振措施减小了变压器的辐射噪声。由于声强受环境因素影响小，从声强级值可以看出，器身隔振措施下各个面的声强级值明显减小，幅度在2～9 dB之间，B面声强差值达到9 dB，降噪效果可观。

4　结论

本文采用了器身隔振的降噪措施，在变压器器身与下油箱刚性连接处放置金属橡胶垫。通过设计合适的金属橡胶尺寸和竖向刚度，进行110 kV变压器100%空载电压工况下噪声测量，变压器噪声试验验证了器身隔振措施能够降低变压器箱壁外的辐射噪声，从传播路径上抑制噪声是一种有效的方式。

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（编辑：向飞）

The Noise Reduction Measure of Oil-Immersed Power Transformer

LI Meng1，XIE Qing-feng1，GONG Yi-xiang1，PENG Ming-cong2，CAO Mei-gen2，HUANG Song-ling2
（1.Changzhou Xidian Transformer Limited Liability Company，Changzhou213022，China；2.State Key Laboratory of Power System，Department of Electrical Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China）

The noise pollution of transformer has become increasingly serious，so reducing transformer noise is imminent.This paper theoretically elaborates the oil-immersed power transformer noise reduction methods，adopting an effective measure of reducing transformer noise-installing metal rubber on the rigid joint of the body and the oil tank，and validating its effect on the basis of vibration and noise test of the transformer.It provides benefit reference for noise reduction of different types of transformer and which could help analyze new way to noise reduction.

transformer noise；metal rubber；vibration and noise test

TB533

A

1009-9492（2015）01-0112-04

2014-08-04

李猛，男，1974年生，江苏常州人，大学本科，工程师。研究领域：变压器技术。