变压器噪声的分析研究

王其富

摘 要：本文从变压器本体及其冷却系统两个方面简要分析了变压器产生噪声的基本原因，并针对变压器产生噪声的原因及其传播途径，提出了几种降低变压器噪声的方法。

关键词：变压器；噪声；降低措施；铁芯；冷却系统

中图分类号： TM419 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）35-181-2

1 概述

电力工业是国民经济的基础，是国家发展战略的重点和先导性产业。变压器在电力行业中作为一个非常重要的部分，在电力传输和分配，能量转换和电能消耗等各个环节起着至关重要的作用，是电力工业的重要组成部分，也是保证国民经济持续发展和国家安全获取清洁能源的重要手段，在国民经济中占有非常重要的地位。电力设备制造业的发展和振兴，对提高人民的生活水平，改善人民生活环境，提高国家的整体实力，实现中华民族的振兴将产生深远的影响。

近年来，中国的电力需求迅速增长，电网的高速建设和投资拉动了输变电设备的市场需求。巨大的电力建设资金给变压器行业带来了机遇和挑战，促进变压器行业得到了快速发展。随着深入的电力工程的发展，电网升级速度的加快66kV和220kV输电线路被引入城市，大型高压变电站建在城市的郊区，或直接进入城市的住宅和商业区。然而，大型变压器引起的噪声对人们的工作和生活产生了严重的影响，这也不符合国家环境保护部门对城市环境的要求。因此，针对变压器产生噪声的原因及传播途径，采取科学、合理、有效的降噪措施，已成为变压器制造部门和使用部门急需解决的问题，降低变压器噪声意义重大。

2 变压器噪声分析

变压器的噪声分析主要考虑两个方面，一是变压器本体，二是变压器的冷却系统。

①变压器本体方面主要是铁心励磁时硅钢片磁滞伸缩引起的铁芯振动。所谓磁滞伸缩，是硅钢片在励磁时，沿磁力线方向硅钢片尺寸要增加，而垂直于磁力线方向的尺寸要缩小的变化。磁滞伸缩的大小与很多因素有关，主要有变压器的工作磁密和硅钢片的材质；而在相同磁密下，又与芯柱与铁轭的接缝型式、硅钢片存在内应力的大小、铁芯夹件的夹紧力、铁芯是否冲孔等因素有关。

②变压器冷却系统的噪声是由风扇和油泵的运行时产生的，风扇本身的运动以及其运动产生的气流都是产生噪声的原因，而且一般高于变压器本体噪声。

此外，绕组的电动力、油箱磁屏蔽的磁滞伸缩等也要产生一些噪声，与铁芯产生的噪声一起构成变压器本体噪声，由变压器油箱传递给外界，和冷却系统产生的噪声相叠加，构成变压器的总噪声。

3 降低变压器噪声的方法

3.1 在变压器设计阶段降低变压器噪声的方法

①在设计时，降低铁芯磁密，据试验统计每降低0.1T磁密，可降低变压器噪声1-3dB（A），但是降低磁密的同时，相应的变压器成本也会增加，所以磁密的选取要在一定的合理范围内。

②在设计时选用高导磁的铁芯材料，试验证明在相同磁密下，高导磁材料的硅钢片比普通硅钢片叠成的铁芯噪声要小3-10dB（A），所以在设计阶段选用冷轧高取向导磁硅钢片作为铁芯材料是减少磁滞伸缩最有效的方法。

③当铁芯的固有频率接近磁滞伸缩振动的频率时，铁芯的共振会导致变压器本体噪声的增加。因此，在设计时要计算变压器铁芯的固有频率，合理调整铁芯的窗口尺寸，使其避开铁芯的自振频带，即铁芯固有频率应该避开频带为75～120Hz、165～235Hz、275～325Hz、365～425Hz之间的范围。

④设计时合理调整高、低压绕组的安匝分布，使绕组的漏磁面积最小，减小绕组轴向力与辐向力对铁芯的冲击。

⑤由于油箱中磁屏蔽的磁滞伸缩也可以引起噪声，所以在设计时尽量避免采用此种结构。

⑥可在铁芯和油箱箱底之间用弹簧所产生的弹性连接来代替刚性连接，为了避免共振，要使弹簧的固有频率大大低于铁芯的磁滞伸缩振动的固有频率（100HZ）。

⑦在满足设计要求的前提下，尽量采用自冷式散热系统，而不是吹风冷或强迫油循环冷却系统，可以消除风机和油泵造成的噪音，大大降低变压器的整体噪声。

⑧如果必须使用风冷或强迫油循环冷却系统，尽可能使用低噪声风机和油泵，以尽量减少冷却系统产生的噪音。低噪声风机的设计，在保证风量和压力要求的情况下，可以通过叶片形态的改进，降低风扇的转速，在风扇进气和排气口安装消声装置等方法实现；低噪声油泵设计，在保证油流的前提下，从降低油泵转速，减少油泵机械摩擦，减少油阻力等方面考虑。

3.2 降低变压器噪声的工艺措施

①铁芯叠装时采用多级接缝，试验证明采用多级接缝比两级接缝的铁芯，噪声降低3-5 dB（A）。

②避免和减少铁芯材料在加工、运输、叠装过程中受到机械撞击，否则会增加铁芯材料的磁滞伸缩，增大铁芯的噪声。

③铁芯绑扎采用高强度网状无纬绑扎带进行捆扎、固化。铁芯夹紧时，上、下轭夹紧力要尽量均匀，铁芯夹紧采用板式夹件、拉板和横梁等构成框架结构，使铁芯成为一个牢固的整体，保证足够的机械强度，避免铁芯产生振动。

④铁芯叠装完后，在铁芯端面和接缝处涂聚酯胶和环氧胶。可以加大铁芯表面的张力，减小铁芯的磁滞伸缩，也会起到降低噪声的作用。

⑤在铁心垫脚与箱底、箱底与基础之间分别安装上减振胶垫，使噪声通过减振装置发生衰减，从传播路径上降低变压器的噪声，传播可以有效抑制噪声和振动，值得注意的是，减震橡胶板的选定要有摩擦力大，流动性小，变形小，耐油、耐水、耐高温、抗紫外线，耐老化等特性，适用于一般的软木橡胶板，铁芯垫脚与箱底之间也可以用耐油减振橡胶板，一般厚度在20mm之间为宜。

⑥在变压器加强筋内和两加强筋之间填充玻璃纤维、铁屑、细沙等吸声材料，构成半消声箱。一方面，这种方法可以使用吸声材料在噪声传播的过程中衰减；另一方面，如铁，沙子等材料比重大，增加变压器油箱的重量，降低振动幅度，从而削弱了变压器噪声的传播，起到了降低噪声的目的。

⑦在安装时变压器本体底座采用焊缝与基础固定，变压器内部采用6点刚性定位，箱体及附件均采用焊接和螺栓连接组成了一个刚度很好的结构，也可以避免变压器振动产生的噪声。

⑧采用隔声措施，在变压器安装现场安装隔声墙，来阻止声音的传播，从而降低变压器的噪声对居民环境的影响。

4 结语

总之，变压器产生噪声的原因是多方面的，其噪声的降低应该在铁芯、冷却装置及传播路径等方面综合研究分析，只有将上述各方面配合起来，那样才可以用最小的代价来最大限度的降低噪声。节能、环保是变压器研发的永恒课题。目前，我国的变压器技术水平与国家环保的要求还有一定的差距，我们要把变压器的噪声水平与它的电气性能、温度特性、机械特性一样，作为变压器的重要技术参数进行考核与研究，只有在噪声方面不断的深入研究，同时把环保的要求、计算机优化设计等新技术引入并进而发展，才会使未来的变压器日趋完美，达到节能环保的双重功效。

参 考 文 献

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