摘要：变压器噪声污染控制工作的重要性日益凸显。本文分析了变压器噪声的主要来源和超标原因，论述了变压器噪声传播特性，介绍了变压器噪声的控制措施。
关键词：变压器；噪声源；噪声控制
随着城市建设的发展，越来越多的居民区出现在变压器周围，居民用电需求与其生活环境需求之间的矛盾越来越突出，因此引起的纠纷投诉问题也日益增多，已成为电网建设尤其是变压器建设中需要重点关注的问题。因此，要对变压器的噪声进行深入研究，提出解决措施，有效降低变压器的噪声给人们生活和工作带来的影响。
1变压器噪声来源分析
变压器噪声源包括变压器、电抗器、电容器、风机和产生电晕噪声的导体、金具等。根据电力生产部门的统计，变压器是变压器噪声源的最大单体设备之一。变压器噪声包括本体噪声和冷却装置噪声。本体噪声主要由铁芯硅钢片磁致伸缩及绕组电磁力引起的振动而产生，并通过铁芯垫脚和绝缘介质传递给箱体和附件。由于电源频率周期是磁致伸缩变化周期的两倍，所以磁致伸缩引起的变压器振动主要也是100Hz的整数倍。另外，变压器绕组噪声是当通电线圈导线处于杂散磁场时，线圈导线或线圈间电磁力引起的振动产生的噪声。在正弦负载电流下，线圈噪音几乎都是由两倍电源频率（50Hz）组成。变压器冷却装置噪声主要由循环冷却泵、散热风扇所产生。在夏季用电高峰期，变压器的潜油泵和冷却风扇在运行过程中产生的噪声尤其明显。电容器和电抗器在运行过程中也会产生噪声。电抗器噪声主要由绕组振动、磁致伸缩产生，与变压器本体噪声产生原理及频率特性基本相同。电容器噪声是由电容器单元介质内电极间产生的电场力及电磁力引起元件振动而产生。变压器通风散热一般由空调或者排风扇完成，用于开关室、GIS设备室或者变压器室散热。散热风扇一般安装在建筑物外墙体上，离变压器围墙近且安装高度较高，因此风扇产生的噪声容易对变压器附近居民区产生较大影响。所以散热系统噪声成为了夏季变压器噪声扰民投诉的主要原因之一。电晕噪声是由于变压器内带电导体、金具表面的高强度电场使周围的空气发生游离放电而引起的可听噪声，其噪声值相对较低。
2降低变压器噪声的方法
2.1减少磁致伸缩
磁致伸缩是变压器产生噪声的根源，有效地减少磁致伸缩，可以使变压器的噪声减弱。降低工作磁密可以减小磁致伸缩，但是降低工作磁密需要增加硅钢片的用量，使变压器的成本增加。同时铁心体积也增大，声辐射的表面积随之增大，使降低噪声的作用又受到一定的限制。因此选用高取向导磁硅钢片是减少磁致伸缩最有效的方法之一。
2.2提高硅钢片的叠装质量
变压器噪声与硅钢片叠装质量密切相关。因此，在铁心夹紧前，认真检查铁心接缝处是否有尖角挠曲现象，若有立即矫正。同时检查油道垫块是否完整，特别是边角处的小垫块，如果有脱落应及时补上，否则铁心夹紧后很难纠正。铁心夹紧时，上下轭夹紧力要尽量均匀，同时心柱绑扎受力应均匀，且夹紧力和绑扎力均应在0.08MPa～0.12MPa压强下，因为此范围内噪声值最低。
2.3控制铁心的固有频率
铁心的固有频率与磁致伸缩振动的频率接近时，会使铁心共振而导致变压器本体噪声剧增。因此，在变压器设计时要计算变压器铁心的固有频率，使其避开磁致伸缩引起的基频及二、三、四次高次谐波频带。
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2.4控制冷却系统的噪声
变压器噪声为本体噪声与冷却系统噪声的叠加，一般冷却系统噪声高于变压器本体噪声，因此，合理地控制冷却系统的噪声，可有效降低变压器的噪声。一是在满足设计要求的前提下，用自冷式散热器代替吹风冷却散热器或强迫油循环风冷却器，可以完全消除冷却系统引起的噪声，使变压器总体噪声降低。二是选用低噪声风扇和油泵，把冷却系统产生的噪声降至最小。低噪声风扇的设计，在保证要求的风量和风压下，可以通过改进叶片形式、降低风扇转速（需增大叶片直径）、在风扇进出风口安装消声装置等方法实现；低噪声油泵的设计，在保证油流量的前提下，可以从降低油泵转速、减小油泵的机械磨擦及减少油阻力等方面考虑。三是考虑到变压器白天和晚间负载的不同，因此变压器可以选用双速风扇，白天用电量大，开动高速风扇，噪声自然要大一些；晚间用电量小，开动低速风扇，噪声也就减小了。
3变压器的消声方法
3.1橡胶减振法
在铁心与箱底、箱底与基础之间加缓冲装置，使噪声通过缓冲装置发生衰减。最简单方法是在铁心垫脚与箱底、箱底与基础之间分别加上减振橡胶板，以抑制噪声和振动的传播。值得注意的是，所选取的减振橡胶板要有磨擦系数大、流动性小、变形小、耐油、耐水、耐紫外线、抗老化等特性，软木橡胶板比较适合，铁心垫脚与箱底之间也可以用WT耐油减振橡胶板，一般厚度均在15mm～25mm之间为宜。
3.2半消音油箱
变压器油箱壁采用扣槽式加强筋加强结构，在两加强筋之间再焊接3mm～4mm钢板，构成不完全的双层箱壁，在加强筋内和两加强筋之间填充玻璃纤维、铁屑、细沙等吸声物质，构成半消音油箱。采用此方法，一方面，吸声物质使噪声在从铁心向外传播过程中得到衰减；另一方面，如铁屑和细沙等物质比重较大，增加了油箱的重量，减小了油箱振动的振幅，从而也削弱了噪声的传播。
3.3消音油箱
当变压器噪声要求十分严格时，可以采取完全消音油箱的办法，能够大幅度降低变压器噪声，完全消音油箱的做法是：在原油箱外面再装一层用薄钢板焊成的可拆装外壳，构成一个双层油箱。外壳内壁粘贴有吸声材料，如多孔陶瓷板，这就好比给油箱穿上了一件可消音的外套，消音效果良好。此结构要求铁心垫脚与箱底之间加隔振橡胶垫。
4 采用其他方法减小变压器的噪声
通过抑制变压器噪声源所降低的噪声是有限的，所以，我们也可以从噪声的传播途径考虑，使噪声在传播过程中衰减，以达到消声的目的。
（1）在变压器本体与外壳间加隔声材料，可以吸收部分变压器自身振动产生的噪声，但采取此种方法需考虑散热问题。
（2）采用消声法降低噪声。即在变压器一米内放置若干个噪声发生器，使它们发出的噪声与变压器发出的噪声相互抵消。其原理是首先把变压器的噪声信号转变为电信号，然后放大激励噪声发生器，使各噪声发出的声音、振幅相等、相位相反，使变压器的噪声受到破坏性干扰以达到降低噪声的目的。
5结束语
总之，根据用户对变压器噪声的不同要求，采用合理的噪声控制措施，有效地降低变压器的噪声，增加产品的技术含量，完善和提高变压器的设计和制造水平，改善环境，取得较好的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]王晓峰，李薇，金东春.变压器噪声控制技术研究进展[J].电力科技与环保，2017，33（6）：34-37.
[2]张晓璐，王蕾，郭坚.变压器噪声超标影响及治理控制措施[J].现代建筑电气2016，12（7）：47-51.
论文作者:1张忠民,2黄玉洲,3崔厚洋
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：噪声论文; 变压器论文; 铁心论文; 油箱论文; 伸缩论文; 消音论文; 风扇论文; 《电力设备》2019年第1期论文;