配电站变压器降噪探讨

陈 昶

配电站变压器降噪探讨

陈 昶

陈 昶

国网马鞍山供电公司

陈昶（1984-）男，安徽霍山人，工程技术人员，工作于国网马鞍山市供电公司，研究方向为电气工程及其自动化。

随着社会的发展和人民群众居住生活水平的不断改善和提升，人们对高质量的生活居住环境要求也越来越高，除了要求住宅小区的绿化、容积率、出行、购物方便等条件外，对住宅供电设施的供电可靠性及设备噪声对周围环境的影响也提出了新的要求。而目前，居民住宅小区内的供电变压器噪音问题被投诉的事例已越来越多，被社会广泛关注，缓解并解决这一问题刻不容缓。

引言

对于住宅小区的配电供用电设计中，特别是老旧小区的配电设施改造，存在没有考虑到小区地理、环境结构，只是一味重视变压器的大容量供电和出线线路截面满足负荷要求等基础内容，忽视了站房选址及设备选型，致使在设备选型时没有考虑采用低噪声的电力配电变压器及附属设备，在变压器高负荷或故障运行的情况下，便产生可听噪声，严重影响周围居民的正常生产、生活。至此，了解和认识变压器的噪音产生的原因、噪音的传播以及噪音带来的危害，对探索配电站变压器降噪的措施和方法有着重要的意义。

变压器噪音产生原因

电力变压器内的铁芯磁滞伸缩变形和绕组、油箱及磁屏蔽内的电磁力是引发变压器可听噪音产生的主要原因。而其电力变压器噪声的关键成分是变压器在电磁感应中，磁场通过建立闭合回路的磁通而引诱发铁芯硅钢叠片沿纵向振动所产生的噪声。其振动幅值与负载电流关系不大，而是与铁芯材质的磁性能以及铁芯叠片中的磁通密度有关。

由此可见，电力变压器噪声主要由铁芯、绕组、冷却器三个声源产生。铁芯产生噪声的主要原因是变压器内的硅钢片在通电情况下，受到电磁感应转换中的交变磁场作用，产生极其微小的伸缩即磁滞伸缩，硅钢片随励磁频率的变化产生的磁滞伸缩形成铁芯的周期性振动。绕组产生噪声的原因是绕阻受到流经其内部电流而产生的电磁力和漏磁场的共同作用使构件产生振动。冷却器产生的噪音是风扇工作中自身工作运行声音和其产生振动。

噪音传播

噪音分为低频噪音和高频噪音，低频噪音与高频噪音因频率的不同，其传播后产生的物理性质、效果也大不相同。高频噪音随着长距离传播或传播过程中有障碍物阻挡，其能量能够迅速的衰减，如高频噪音声源点，向周围扩散传播时，每传播10m的距离就能下降6分贝。而低频噪音因其声波波长较长，其传播过程中能量衰减得很慢，能轻易穿越障碍物并受障碍物阻挡的影响小，至此，低频噪音在长距离传播和穿越构筑物、墙壁等方面能够被人体所感知。因变压器振动所产生的噪声和冷却器工作所产生的一般的噪声都与低频噪音有着共同的性质。配电变压器的低频噪声可以通过地基、楼房的主体构架和墙体传播和辐射，而居民小区住户房间受到配电变压器发出的低频噪声影响时，即使住户关闭了门窗也不会使房间的噪音有较大的降低，而被人体所感知。

住宅小区配电变压器噪音的危害

住宅小区配电变压器产生的低频噪声会对周围居民住户产生长期的慢性伤害，如：容易使人心烦气躁、容易使人发怒，甚至情绪紧张、血压升高、心跳加快，长期在此生活环境中，有可能造成神经衰弱、失眠多梦等多种神经系统疾病，由于配电变压器所产生的低频噪声可以通过地基、楼房的主体构架和墙体传播和辐射，所以很容易引起周围居民的感知和共鸣。一般来说，人对低频噪声的忍耐程度也相对较低，一般人能接受的低频噪声在30～35分贝之间，超过35分贝以上，人们就会有明显的心慌气短、烦躁不安等不舒服的感觉。

配电站变压器降噪探索

主动降噪

综上所述，电力变压器的噪声主要是由于其主体构建的铁芯、绕组、结构件及风冷装置等各部件相互共同作用而产生的振动声源总和。因变压器本体是其铁芯、绕组、结构件统称，所以又可以“等价”为：变压器噪声的主要“贡献源”为变压器本体的振动和风冷装置的振动共同作用的“叠加”。

降噪方法：（1）在材质和结构上，采用优质硅钢片、选用先进的铁芯工艺和结构形式，以达到降低铁芯中的漏磁通密度、减少或抑制铁芯因磁通作用而产生的振动噪声，并配合和相关消振及减振措施。（2）改善铁芯共振；紧固铁芯夹件，适当加大夹件对铁芯的夹紧力，并在夹件的两侧安装可调的限位装置，能在一定程度上起到减少共振振幅，进而降低振动噪音。（3）变压器安装减震措施；变压器的底座与地面连接部分采用低频复合减震装置（俗称橡皮垫）以减小振动传递来振动能量，从而减少噪音。（4）采用低噪音风机；变压器在设计、采购时应采用自冷式风机。在变压器本体上安装风机时，风机与变压器基础槽钢间要有减振措施如垫橡胶垫。同时，建议在风机底部与地平间安装低频复合减震装置。设置因变压器温度升高而自行切换的风机开关，及时投切风机电源，减少风机长时间运行而产生的噪声。（5）油浸式变压器在投运前，要细致检查油箱、油盖、本体、构件螺栓紧固，必要时进行加固，不允许变压器高低压瓷件桩头裂纹、间隙，运行后及时检查变压器的油位、油色符合运维要求，及时补充变压器油，防止因变压器缺油、漏油而造成的变压器内部“空腔”，进而给变压器的安全运行带来“隐患”，同时增大变压器运行噪声。（6）保证变压器安装基础水平符合规定要求，不出现超过规范或限额的偏差。

被动降噪

降噪方法：（1）加装变压器降噪外壳；降噪板结构主要包括金属面板层、多孔材料层、多孔环氧玻璃布板层。因降噪板制作工艺简单，可塑性强，且能有效降低了变压器低频噪声辐射给周围环境的影响，在日常降噪中广泛使用。（2）配电站内吸声处理；从电影院放映厅墙面吸音效果带来启发，设计时，就应要求住宅建设方和施工方对墙面进行消音处理，采用凹凸拉毛墙面；并将站房通风散热的百叶窗改用消音百叶窗。（3）种植隔离的树木；在户外箱变、配电站周围种植隔音树木，如冬青树、夹桃树、矮竹等。

案例分析

马鞍山市安源小区#1箱变

该箱变为630KVA美变，离居民房屋不足5m（图1）。居民投诉噪音扰民严重。经现场勘察测试后发现，变压器噪音已达到55分贝，且环境狭隘、无位置可搬。我们采用在原有变压器外加装降噪外壳（图2），降噪测试效果明显（表1）。

表1 加装降噪外壳前后测试结果

图1 加装降噪外壳前

图2 加装降噪外壳后

马鞍山市香樟园配电站

该配电站设在居民住宅楼下，配电站内放置3*1000kVA干变。变压器及底座槽钢的共振产生的低频噪音严重影响周边居民的日常生活。由于该配电站的特殊性，首先我们进行了变压器更换和紧固各部分连接，效果不大。随后，通过将变压器底座与地面加装低频复合减震装置（图3、图4），变压器连接部分采用软连接，全面清除变压器外壳积尘，紧固零部件，效果明显。配电站外噪音由原来46分贝骤减至28分贝（表2）。

表2 加装低频复合减震装置前后测试结果

图3 加装低频复合减震装置示意图

图4 减震器内部结构示意图

结语

变压器的低频噪声产生是复杂而多变的，其影响的因素很多，这里也仅就一些生产实际中遇到的状况和采取的措施进行了分析与探讨。加强这方面的理论研究非常重要，为今后生产出噪音更低和可靠性更高环保型的产品，提高居民生活质量奠定基础。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.083