500kV变电站主变噪声异常分析及处理

杨柳松

（国网福建省电力有限公司检修分公司 福建福州 350001）

500kV变电站主变噪声异常分析及处理

杨柳松

（国网福建省电力有限公司检修分公司 福建福州 350001）

在变电站运行过程中，由于多种因素的影响，站内设备如主变、电抗器等会发出噪声，尤其是在夏季负荷高峰期噪声最为严重。受限于站址的选择，一些变电站靠近居民区，噪声污染已成为严重影响居民正常生活的因素。

500kV变电站；主变噪声；异常分析；降噪处理

前言

随着用电需求的增长，变电站的数量及规模日益增长，一些变电站在设计建造时，由于受到选址的限制，离居民区较近，在日常的运行过程中，变电站噪声问题扰民严重。通过对变电站噪声的分析，能够准确的了解噪声的成因，进而采取有效的措施降低噪声影响。在下面文章里，我们将重点对500kV变电站主变噪声这一问题进行深入探讨，了解其成因并针对性的提出一些改善措施。

1 500kV变电站主变噪声

在500kV变电站变压器日常运行过程中，不可避免的会存在噪声，较为常见的噪声来源有下列几个：

（1）运行固有噪声；

（2）散热器及风机噪声；

（3）电气设备及其操作时的声响。

上述三个噪声来源中，变压器运行固有噪声最为明显，且只要变压器持续运行，噪声就会长期存在，是造成噪声污染的重要原因。[1]

2 主变噪声的成因

在500kV变电站中，应用的变压器主要是油浸式变压器，并根据冷却方式装设相关的冷却装置。根据以往的工作经验，并结合主变的结构特点，我们发现变压器产生的噪声主要是由于铁芯、绕组和冷却装置这三个因素造成的，下面我们针对这三个因素进行具体的分析，了解噪声的成因：

2.1 铁芯噪声分析

变压器的铁芯一般是由硅钢片叠装而成。它作为变压器磁力线的主要通路，除了起到集中和传导磁通的作用外，还是变压器的内部骨架，起到支撑绕组、引线及其它结构的作用。

在变压器运行过程中，硅钢片处于强电场及强磁场的环境中，其尺寸会出现伸缩变化，即磁至伸缩现象。虽然这一伸缩变化不大，但却是造成铁芯噪声的重要原因。由于其伸缩主要是受到磁场的影响，磁场又是随着一次侧交流电的幅值、方向发生变化，所以硅钢片的伸缩量会随着交流电的变化而变化。通过试验和数据验证得到图1。

通过对上图1的分析我们发现在磁通饱和之前，磁至伸缩系数会随着磁感应强度的增大而增大，饱和后则基本不变。

在交流电的作用下，磁至伸缩频率会随着电流频率按一定关系变化，进而导致铁芯随频率周期性振动，铁芯的振动大小与铁芯磁通密度及硅钢片材质磁性有关。铁芯的振动首先会通过铁芯夹件、绝缘油传导至油箱，最终再由油箱传到主变周围。

2.2 绕组噪声分析

图1 磁至伸缩与磁感应强度关系曲线

变压器绕组是变压器重要的电路部分，一般是由导电性良好的铜、铝等金属制成，外有绝缘。在运行过程中，由于电流热效应会出现发热，长期运行情况下，绕组最初会由于热胀冷缩而松动变形。同时在电流流过绕组时，其产生的磁场会在通电的绕组上产生电磁力。电流的周期性波动会导致电磁力的周期性变化，使相关结构件上出现振动。绕组上电磁力是单位体积电磁力的积分，其中B与电流成正比，I为电流密度，可以得出电磁力F=BI2，所以绕组的振动随着电流的增大而增大，尤其当出现短路故障时，巨大的冲击电流会造成绕组更大的振动。由于绕组振动在变压器运行过程中无法避免，且绕组及其附件在振动的作用下会出现松动，进一步增大振动幅度，导致噪声的进一步升级。

2.3 冷却器的噪声分析

变压器在运行过程中，绕组和铁芯的发热情况会随着运行负荷的增大而增大，运行温度过高会严重损害变压器各部件的绝缘，影响其运行安全及使用寿命，为了保证变压器运行温度符合相关规程规定，相关的冷却装置必不可少，一般在500kV变电站，油浸变压器是通过使用强制风循环来制冷，冷却风扇在运转过程中，会不可避免的出现噪音，同时与变压器壳体连在一起的散热片也会在变压器本体的振动作用下出现噪音。风机的功率、数量、位置及启动与否都是影响冷却器噪音大小的重要因素。[2]

3 主变噪声的治理措施

3.1 铁芯噪声的治理方法

3.1.1 降低磁至收缩率

降低磁至收缩率，目前主要是针对铁芯所使用硅钢片进行优化，具体有采用高导磁的材料、硅钢片表面合理喷漆、硅钢片表面进行退火处理三个方法；同时通过加强铁芯的施工安装工艺，也能一定程度上降低磁至收缩率。

3.1.2 降低铁芯的磁通密度

在相同的磁通量前提下，想要降低铁芯的磁通密度，就必须增大铁芯的截面积，但是铁芯的截面积大小会影响变压器的大小及制造成本，同时也会增大噪声的发射面积。所以想要通过降低磁通密度来降低噪音会受到很多的限制，一般要求降低量不超过标准磁密的10%。

3.1.3 改善铁芯结构件

（1）通过改善铁芯的结构对于降低其磁至收缩量有着一定的作用，如可以通过合理改变铁芯的长宽比、增大铁轭面积以及在铁芯底部装设减震橡胶来降低噪声。

（2）改善和缩小铁芯的接缝

为了有效的降低铁芯的磁密，在硅钢片的堆叠过程中一般是采用多级接缝的方法，接缝级数越高，接缝间隙内叠片数也就越多，磁密相应下降，噪声也将得到很好的抑制；同时通过实践证明，采用全斜交错这一接缝方法，在降低磁密、增强铁芯机械性能等方面更为优秀。

（3）提高施工安装工艺

在铁芯的施工安装过程中，对于硅钢片的夹紧力度有着严格的要求，过大、过小都会增大噪声；同时还要尽量缩小硅钢片间的接缝。[3]

3.2 绕组噪声的治理方法

鉴于绕组振动的不可避免性，在对绕组噪声进行治理时，应遵循的原则是对绕组施加适当的预紧力，且在日常的运行过程中加强对此预紧力的监测。

3.3 油箱噪声的治理方法

油箱自身并不会产生噪声，其主要是作为绕组和铁芯噪声的传导途径，最终由油箱外壁向四周传播，所以通过对油箱进行一定的改造、处理，也能有效的降低主变噪声。具体可采取的措施有：

（1）增大油箱的阻尼，加强油箱的刚性，减小油箱振动的幅度。

（2）在油箱与基座间安装减震器，降低传导的振动。

3.4 冷却器噪声的治理方法

冷却器在变压器运行过程中，对于保障运行温度有着重要的作用，在既保证降温需求的同时，通过下列措施能够一定程度的降低噪音：

（1）合理选择冷却方式。在不同的季节、负荷峰谷时段，变压器温度有着很大的差异，在运行过程中合理的应用冷却方式能够一定程度的减少噪音污染，如在冬天、负荷低谷时段，变压器温度低时，可停用风机及强制循环油泵，依靠散热片自然降温；在夏天、负荷尖峰时段，变压器温度高时，可以投入风机及强制循环油泵。为了实现这一目的，要求针对变电站制定相关的规程，严格要求风机、强制循环油泵的启停条件。

（2）轴流风机的选择。目前环保的低噪型轴流风机已经普及，在变电站技术改造过程中，应及时进行更换；同时应尽量选用大口径、低转速的风机。

（3）加强设备维护更新

在风机长期运行过程中，轴承缺油、扇叶损坏、连接处松动都会使其噪音增大，为此在设备巡检过程中，发现此类问题要及时的进行维护更新，冷却风机的处理无需变压器停电。同时还应定期对扇叶进行清洁，避免因扇叶积灰结块增大风阻，增大噪音。

（4）加装减震装置

通过在变压器本体与冷却器之间加装减震装置也能在一定程度上降低噪音，主要是安装在油箱与散热器、固定风扇支架的箱壁这两个位置。

3.5 室外变改室内变

为了降低噪音对周边居民生活的影响，将室外变改造为室内变是效果最为明显的一种手段，且施工快捷、方法简单。这一方法的目的是在变压器原有基础上建设一座隔音室，将变压器包在室内。在实际的应用过程中，应在隔音室墙面敷设吸音墙砖，外室门也应是专业的防火隔音门。为了满足变压器运行温度要求，还应在墙壁上安装消声百叶及低噪音轴流风机。[4]

4 结束语

500kV变电站主变噪声问题，不只是影响着周边居民的正常生活，同时也会对站内设备造成一定的危害。在上面文章里，我们只是简单的对变电站主变噪声的成因及防止措施进行了探讨，在实际的工作中，对于噪声问题，应从变压器本体内部、外部、设计、工艺等多个方面入手，综合各种降噪方法，最终降低甚至消除噪声，改善变电站运行环境。

[1]申涛，孙晓刚，戴建根，蓝益军.一起500kV变电站主变噪声异常分析及处理[J].变压器，2013（02）：70.

[2]杨胜云.500kV变电站主变噪声异常分析及处理[J].科技与企业，2015（11）：249.

[3]黎文辉.高压变电站噪声污染预测与防治技术研究[C].广东工业大学，2015：9～13.

[4]潘家玮.变电站的噪声分析与降噪控制策略研究[C].华南理工大学，2014：20～25.

TM63

A

1004-7344（2016）12-0063-02

2016-4-2

杨柳松（1990-），男，助理工程师，本科，主要从事变电一次检修工作。