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油浸式电力变压器的噪声源及降噪对策

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瞿秋南

摘要：目前，变压器噪声水平高低已成为厂家生产设计及制造水平的重要衡量指标；用户则会根据其所处位置等情况对变压器声级水平提出更高要求。而目前变压器声级的相关规定难于满足用户要求。因此，本文在查阅相关资料及自身实践的基础上对油浸式电力变压器噪声源及其相应的降噪对策加以分析研究，具有重要的现实意义。

关键词：油浸式电力变压器；噪声源；降噪对策

引言

近年来，由于城市用电量的大幅增长，城市用电负荷密度越来越高，特别是城市的不断扩大和城区电网建设的需求，越来越多的变电所深入负荷中心，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，并且随着人们环境意识的提高和环保部门对各类噪声的限制，有关此类的投诉和诉讼也变得越来越多，带来了很多的社会效益及经济效益的损失。因此，对变压器的噪声的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。

一、噪声源分析

变压器本体及冷却系统为变压器噪声的两大来源。国外相关研究结果显示，电力变压器本體振动噪声原因包括三方面，其一，硅钢片上磁致伸缩造成铁芯振动；其二，硅钢片叠片与接缝之间或许存在漏磁现象从而产生电磁吸引力引起铁芯振动；其三，绕组中所存在的负载电流，其通过会产生漏磁进而造成邮箱壁与线圈产生振动。该噪声主要经由油箱与铁芯进而传至箱体与附件，噪音产生。而冷却系统噪声则由油泵及风扇振动所致。变压器本体噪声基频是电源频率的两倍，其低频噪声频率则是基频的整数倍。通常情况下，铁芯噪声频谱范围为100Hz～500Hz。

二、降噪对策分析

2.1基于噪声源的降噪对策

（1）选用优质硅钢片。优质硅钢片的使用有助于结晶方位完整度的提高及其特殊涂层抗张力的提高，实现降低硅钢片磁致伸缩的目标。在磁通密度为1.5t的情况下，电力变压器其高晶粒取向优质硅钢片磁致伸缩约为其他硅钢片的60%。因而，当磁通密度保持不变时，优质硅钢片其磁致伸缩更低，所产生的振动也随之降低，可降低约2dB～4dB的噪声。铁芯中磁通密度每降低0.01T，噪声则可相应降低0.2dB。

（2）选取优良铁芯物理参数。首先，尽可能降低铁芯重量，其重量每降低0.1，电力变压器噪声就可降低约为5.7dB。其次，尽可能降低铁芯窗高与直径间的比值，换言之，在对低噪声变压器进行设计时应尽量将其设计为矮胖形，从而有效降低噪声。再次，可采用增加铁轭的截面积来达到减小磁通密度的目的，实现铁芯噪音的有效降低。通常情况下，变压器芯柱产生的噪声可采用绕组与围屏等方式来降低。铁轭截面积的增加既能够有效降低其磁通密度，还能够增加其与夹件间的接触面积，使其得以均匀受力，可成功降低噪声约2dB～5dB。并且，使用此方法电力变压器整体尺寸无大幅增加，对其成本的影响也就相对较小。应注意的是，铁轭各级片宽须同时按比例增大方能够防止因磁通密度出现差异从而导致损耗及空载电流增大。最后，在确定铁芯自振频率之前应先进行科学计算，尽可能避开铁芯共振，防止变压器噪声增加。

（3）改进铁芯结构并采用合理叠装及装配工艺。首先，采用全斜交错接缝铁芯结构。传统的芯柱与铁轭交错接缝结构，磁力线接缝处横穿附近硅钢片，导致涡流与磁饱和，在很大程度上增加了空载损耗与噪声。而新型全斜交错接缝采用芯柱与铁轭两者交错搭接，通过降低磁通畸变，确保了铁芯具有较高的整体机械强度。相关实践结果显示，若磁密保持在1.7t不变时，全斜交错架构可在传统结构的基础上降低变压器约为3dB～5dB的本体噪声。其次，控制铁芯夹紧力。研究表明，在铁芯夹紧力压强为0.08MPa～0.12MPa的情况下，变压器噪声可降至最小值。由上述内容我们可以发现，对铁芯夹紧力的控制对变压器噪声的控制密切关联。因而，在其制造过程中通过使用力矩扳手来实现对其夹紧力的有效控制。此外，于芯柱级间位置放置绝缘棒，保证其芯柱绑扎受力均匀，可有效防止铁芯受力不均而导致磁致伸缩的增加。第三，降低硅钢片的内应力。相关研究已证实，磁致伸缩对硅钢片的内应力极为敏感。若磁通密度保持不变，硅钢片内应力越大，其磁致伸缩升高速度也更为迅速。而优质硅钢片抗折弯次数较低，因而在对其进行剪切、运输与堆放叠积一系列过程中可考虑使用不叠上轭工艺；针对油道及夹件绝缘则可使用绝缘纸板进行预压密化等相应处理；结构合理且适应性高的翻转架的选用等处理措施均对过钢片内应力增加的控制及降低具有重要意义。最后，于铁芯表面涂胶，即是说在硅钢片剪切过程中，对叠装及绑扎后的铁芯剪切端面另行涂抹树脂类胶体涂层，从而将其边缘处部分内应力抵消，涂层厚度通常为50～1001xm，过厚不利于铁芯散热，过薄则降噪效果欠佳。

（4）冷却系统降噪措施分析。冷却系