摘要：随着我国国民经济和社会科学技术的发展，我国的电力系统也有了很大的发展。然而随着用电量的不断增加，变压器在运行的时候发出的噪声也在一定程度上对环境造成污染，并且危害着人类健康，对人们的正常工作和生活造成了很大的影响，所以探索电力变压器噪声的控制方法具有非常重要的现实意义。因此，本文对110kV油浸式电力变压器噪声抑制措施进行研究。
关键词：110kV；油浸式电力变压器；噪声；抑制措施
油浸式电力变压器在正常运行或出现故障时都会发出声响，但它们的声音是不同的。当变压器通电后，电流通过铁心产生交变磁通，就会发出“嗡嗡”的均匀电磁声，音响的强弱正比于负荷电流的大小，这是正常的声响。如一旦变压器存在着缺陷而带病工作，则不是正常均匀的“嗡嗡”声，或者在正常声外还夹带着其它声音。
1 110kV油浸式变压器噪声源分析
电力变压器噪声是由于变压器本体的振动和冷却系统风扇的空气流动产生的。具体来说，电力变压器噪声共有四个声源，一是铁心，二是绕组，三是油箱（包括磁屏蔽），四是冷却系统的振动共同产生的，即空载、负载和冷却系统引起的噪声之和。铁心产生噪声的原因是构成铁心的硅钢片在交变磁场的作用下，会发生微小的变化即磁致伸缩，磁致伸缩使铁心随励磁频率的变化做周期性振动。绕组产生振动的原因是电流在绕组中产生电磁力，漏磁场也能使结构件产生振动。
1.变压器本体的噪声
变压器本体噪声产生的原因有硅钢片的磁致伸缩引起的铁心振动、硅钢片接缝处和叠片之间存在着因漏磁而产生的电磁吸引力而引起的铁心的振动、当绕组中有复杂电流通过时，负载电流产生的漏磁引起线圈、油箱壁的振动等。
由于变压器本体噪声通过铁心垫脚和变压器油传递给箱体和附件而产生，其是由以两倍电源频率为基频的噪声和频率为基频整数倍的低频噪声所构成。一般，电力变压器铁心噪声的频谱范围在100～500Hz之间。
1.2冷却系统引起的噪声
冷却装置运行带来的噪声，与变压器本体噪声的机理一样，冷却装置的噪声也是由于它们的振动而产生的。国内外大量变压器运行实践表明，该噪声主要是由变压器中潜油泵和冷却风扇运行时产生的，对于油浸自冷式变压器，采用的是自冷式散热器，其所产生的噪声，比变压器本体噪声低得多，多可以不予考虑。
2 110kV油浸式电力变压器噪声抑制措施
2.1采用全斜交错接缝的铁心结构
在心柱和铁轭传统的交错接缝结构中，磁力线在接缝处横向穿越附近的硅钢片中，会产生涡流和磁饱和，导致噪声和空载损耗增大。而采用全斜交错接缝，保证了心柱和铁轭交错搭接，使磁通畸变减小，同时也保证了铁心整体机械强度。实践证明，保证磁密1.7T不变，铁心全斜交错接缝结构较传统结构的本体噪声能够降低3～5dB（A）。
2.2选用高导磁优质硅钢片
优质硅钢片提高了结晶方位的完整度，特殊涂漆层增加了其抗张力，从而降低了其磁致伸缩ε。在磁通密度为1.5T时，高晶粒取向硅钢片的磁致伸缩ε只有一般硅钢片的60%。因此，在相同磁密下，优质硅钢片的磁致伸缩ε较小，产生的振动也相应较小，噪声可降低2～4dB（A）。
2.3避免铁心共振
当铁心固有频率与磁致伸缩振动的频率接近时，会因铁心共振导致本身噪声骤增。为避免铁心共振，设计时应使其固有频率避开磁致伸缩引起的基频及二、三、四次高次谐波频带。为有效防止铁心共振，可利用其上部定位件，通过箱沿螺栓的坚固，使箱体与器身上梁紧密接触。这种方法也能改变铁心的固有频率，避免由此而引的噪声急增。
2.4控制铁心夹紧力
实践证明，铁心夹紧力在压强为0.08～0.12Mpa时，变压器噪声值最低。在铁心制造过程中，可通过力矩扳手合理控制夹紧力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，可在心柱级间位置放置绝缘棒，使心柱绑扎受力均匀，防止因铁心受力不均匀而导致磁致伸缩ε增大。通过以上措施，能降低本体噪声1～3dB（A）。
2.5减少硅钢片内应力的增加
磁致伸缩ε对应力极为敏感。在相同磁密下，有较大内应力的硅钢片与内应力较小的硅钢片相比，ε随着压应力的增大而升高的速度更加急剧。高导磁优质硅钢片铁损低，其抗弯折次数也低。因此，应采取如下合理的工艺措施：在硅钢片剪切、运输、堆放及毛刺高度，在其下垫橡胶板并轻拿轻放；在铁心叠装过程中，采用不叠上轭工艺；对油道和夹件绝缘等使用的纸板进行预压密化处理，使其均匀坚固；使用结构合理的翻转架等。以上措施，都可减少硅钢片内应力的增加。
2.6冷却系统的降噪措施
变压器噪声为本体噪声与冷却系统噪声的叠加，合理、经济地控制冷却系统的噪声，可有效地降低变压器噪声。通过选用低噪声风扇或冷却器，尽量采用自然冷却方式，并辅以减振及消声装置，能达到较好的噪声控制效果。
2.6.1采用低噪声冷却器
在满足设计要求的前提下，用自冷片式散热器替代风冷散热器或强迫油循环风冷却器，能降低变压器噪声8～15dB（A）。另外，冷却器的选择必须考虑其噪声要求，尽量采用低噪声冷却器。实践表明，正确选用低噪声冷却器，能降低变压器噪声3～10dB（A）。
2.6.2选用低噪声风扇
低噪声风扇机翼型的叶片在设计上能保证风扇具有更高的效率和恒定的空气推力，风扇电机功率的增大使风量加大，而运行噪声能很低。用多台流量适中的新型低噪声风扇替代大流量风扇具有以下优点：第一，风扇布置均匀，能提供均匀冷却；第二，一组风扇出现故障，其余风扇仍能正常运行，提高了冷却系统的可靠性；第三，在总的冷却风量不变的提前下，其电机功率仅为大流量风扇的70%～75%，噪声降低2～3dB（A）。
3基于传播途径的降噪对策分析
3.1控制铁芯振动向油箱传播
可将橡胶板置于油箱底与铁芯垫脚间，将刚性接触转换为弹性接触，实现对振动传播的有效控制。另外，变压器运行过程中需保持器身定位处和油箱连接件两处处于打开状态，避免器身与油箱产生机械连接，将固体传播成功消除，降低噪声。
3.2控制油箱振动
对油箱振动的控制可采用增加油箱强度，对加强筋进行科学布置，将槽式筋换为板式筋，控制两者兼具，对油箱中部加强筋进行适当密布等诸多方式。此外，采用科学的焊接工艺，减小箱壁焊接变形度，以降低制造过程中油箱残留应力。将槽式筋内以河沙、石棉板或铁砂填充，尽量减少油箱连接与油箱悬臂件两者间不平连接件，于油箱内壁设置橡胶板等措施均可有效降低箱壁振幅，降低噪声。
3.3控制油箱向外传播振动
将橡胶等减振材料加放于油箱与地基之间，使用螺栓与箱壁外固定并粘贴隔声板，对箱壁外两加强筋间焊装钢板，中间填充吸声材料，对油箱、散热器等冷却装置之间尽量采用波纹管等软连或使用集中冷却等措施均可实现对变压器噪声的控制及降低。
结束语：
变压器噪声的产生是多途径的，要想降低噪声，需要从变压器本体、冷却装置及噪声的传播路径上综合考虑，采取措施，才能达到降低噪声的目的。在实际应用中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，能有效地满足变压器噪声的技术要求，完善和提高变压器设计和制造水平，改善环境，以保证变压器长期安全稳定运行。
参考文献：
[1]奚晓勤.变压器噪声产生的原因及降低噪声的措施[J].华东电力，2012（4）
[2]变压器噪声产生的原因及降低措施[J].陈爱云，田卫东，常立，牛巧云.电气制造.2011（06）
[3]变压器噪声的产生与影响因素探讨[J].余磊.装备制造技术.2010（10）
论文作者:王昆鹏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/16
标签：噪声论文; 铁心论文; 变压器论文; 硅钢片论文; 油箱论文; 风扇论文; 本体论文; 《电力设备》2018年第25期论文;