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摘要：变电站作为社会重要能源输送场所，随着经济的高速增长城市内的中高压变电站不断地建设在城市用电负荷中心的附近，以满足城市不断提升用电负荷的需求。同时为了节约用地和生产成本，在城市建设室内变电站已经成为了一种电站建设新常态。建设在负荷中心附近的变电站一般都会有较大的人口密度。变压器更多的使用在企业、商业中心、学校、住宅小区等民用场所，因为主变压器在工作中会产生低频段、高频段的噪音，变压器在使用过程中不可避免的会产生噪声问题。
关键词：变电站；噪声；隔音；降噪
前言
近年来，人们对社会生活环境的要求提高，对噪声解决愈发显著，对变压器的噪声治理也显得尤为必要。为了适应城市建设环保的要求，降低噪音对城市居民噪声影响，必然要在变电站里面建造主变压器隔音降噪措施，符合绿色建设的标准。
变压器的噪声，国家部颁标准有明确的规定：标准代号：JB/T 10088-1999。噪声的数值与变压器的等值容量、电压等级等有关。根据《火力发电厂与变电站设计防火规范》（GB50229-2006）规定，环境噪音的排放值限制昼夜不得超过60dB，夜间不得超过50dB。
1 主要用途
在经济飞速发展的中国，电力需求越来越大，人民身边的变电站也是越来越多。现代社会更加强调人与自然的和谐相处，建设变电站也是如此，要考虑变电站的经济、环境效益，将变电站建设成能与环境和谐相处的现代化建筑，就如熟悉的住宅。因此隔音墙的主要用途就是降低变电站对环境的噪声，让在城市中心的变电站安静地运行在人们的身边。
2 技术原理
变压器噪声主要来自主变本体振动产生的低频噪声、强制油循环冷却装置运行时的高频噪声以及通风散热系统运行而产生的噪声。在噪声污染治理方面，一般可通过控制噪声源、传播媒介以及受污染对象，从设计角度，通常只能参照标准化设计或类似变电站的设计经验，提出噪声控制指标，并在满足变电站通风设计的前提下，从隔声、消声及吸声等方面考虑，在噪声传播媒介和途径方面入手。
根据变电站的噪声特点，分别采用主变室内部，大门隔声消音同时，通风消音百叶窗通风吸声消音，采用选择低噪声的设备即主变和低噪声的通风机械，采用自然通风与强排风结合等措施。参考当地室外空气计算参数：如夏季温度为34.2℃，冬季温度为5.3℃，其需要散热系统需要增加通风设备。抓住各个环节的降噪机会，力争做到减震、隔声和电磁场屏蔽同步治理，在降噪分项工程的实施过程中的一次完成，达到节能环保的目的。
隔离变压器的空气传声。空气传声是变压器噪声最直接的传播渠道，也是居民最主观直接的感受，可以在变压器外设置隔音罩，通过多层隔声板的布置，大幅度削弱噪声的空气传声。同时可在隔声罩上安装进、出风消声器，从而保证变压器的良性散热，减少变压器内因热量过大带来的混响，也可以达到全局隔声的效果。
变压器噪声治理根本上的措施是从生产制造商角度来改进噪声控制技术，研发更优质的结构材料，生产出对环境更友好的产品。最后，对于于特殊环境下的变压器噪声治理还需请专业的声学设计公司进行现场勘测，通过对精细化数据进行准确分析；利用高性能的降噪产品、设备才能做出最合理的变压器降噪方案。
2.1电力变压器噪音声源原理分析
变压器噪音的来源于变压器本体和冷却系统的两个方面。通过查阅相关文献资料，变电站的噪声来源主要有两个：
2.1.1从主变室发出的主变运行的低频噪声
变压器本体振动产生噪音的原因如下：
（1）硅钢片的磁导致伸缩引起的铁芯振动。
（2）硅钢片的接缝处和叠片之间存在着因漏磁通而产生的电磁吸引力而引起铁芯的振动。
（3）当绕组中的负载电流通过时，负载电流产生的漏磁引起线圈、油箱的振动。本体噪声通过铁芯垫脚和变压器油传递给箱体和附件而产生它和硅钢片磁特性内部应力、绝缘厚度、与压延方向夹角、磁通密度、铁芯温度等因素有关，以及变压器铁芯结构、接缝形式、加工工艺等都是影响变压器噪音因素。冷却系统的噪音主要由风扇和油泵的振动引起。
（4）变压器噪音在结构中传播路径分析：变压器噪音通过底部基础向大楼的屋架结构传播；变压器噪音通过高、低压连接电缆、母线及其支吊架向大楼的屋架结构传播；
变压器铁心的自身结构和制造工艺对噪声也有一定的影响。铁心表面涂覆有环氧树脂，若涂覆不好或环氧树脂质量差而引起脱落，也会增加变压器的噪声，另外在产品设计中应对铁心和器身附贴隔音毡等。
2.1.2从散热的风机发出中高频噪声
变压器噪声源主要由铁心、绕组、冷却器三部分组成，铁心由硅钢片叠制而成，在交变感应作用下，会产生细微伸缩变化，进而实现周期振动；变压器绕组中电流形成的电磁场也会让变压器结构部件产生振动；变压器在工作过程中各部件的振动以及冷却系统运行产生的噪声，共同组成了变压器的噪声，所以变压器的噪声是由机械噪声和空气传声两部分组成。
变压器的噪声属于中低频噪声，对噪声值贡献最大的频率是250Hz和500Hz；风冷机械噪声属于中高频噪声，对噪声值贡献最大的频率是1000Hz和2000Hz。变压器的噪声是不稳定的，空载或运行功率低时，噪声水平相对较低，满负荷运行时一般噪声级水平较高。
从噪声的控制角度看，噪声的频率越低，治理难度越大。因为低频噪声的波长长，随距离衰减率低，也不易被吸收。
变电站的降噪设计思路，根据噪声特点和现有主变室的结构特点，变压器主要来源是为低频噪声和强制油循环冷却装置运行时的高频噪声以及通风散热系统运行而产生的噪声。通过控制噪音的声源、传播媒介、和受污染对象进行噪音控制。
2.2变电站主变压器降噪设计原理分析
2.2.1采用具有隔声效果的主变压器室大门
采用可拆卸复合彩钢门，提高其通风消声及隔音效果。复合彩钢门厚度为 50mm，外侧面板是 1～1.2mm 厚薄钢板，中 间采用聚氨酯泡沫塑料，此门采用特种门铰轴（自带轴承），开启十分灵活方便，还可以节约空间，且降噪效果显著，其隔声量可达到 20dB。同时，为保证隔声z 门的密封效果，在门框与门之间做成阶梯状的企口并加设橡胶密封条，使门扇、门框之间 严密合缝。门要求防火、防腐、防静电、防电磁场辐射，无反光。门厚80mm，中间为防火吸音棉，面板采用“舰用板”外表美观大方。
2.2.2主变压器室采用复合穿孔吸音墙进行隔音降噪。
材质：硅酸矿。首先针对低频噪声特点采用降噪的工艺路径要合理，根据研究双层复合穿孔吸声墙体四周安装的高度与降噪的效果有一定的关系，一般能降低6-8dB，同时考虑不安装吸声墙板时噪声还会产生共振叠加，且能增加几个分贝的噪声总量，因此双层复合吸声板的安装不仅吸收了低频100-500HZ范围内的噪声，而且减少了原先共振叠加的噪声，综合起来可降低10dB以上。
2.2.3使用电缆及母线软接，有效减弱变压器噪音通过高、低压连接电缆、母线向大楼的屋架结构传播；由于各种原因往往变压器高压端加装软接头会受到限制，因此悬浮式的电缆支吊架也是解决变压器噪音在高压端的固体传播的有效途径。
2.2.4主变压器室：设有机械排风（兼作事故排风）系统，采用低噪声，柜式离心风机机械排风，型号为：FJ305-FJ310。通风消声百叶窗通风吸声消音，同时采用选择低噪声的通风机械，既配电室在原位更换低噪声节能风机，主变室设置低噪声节能屋顶风机并増设轻钢结构的风机房，在各个环节中进行降噪，做到减震、隔声和电磁场屏蔽同步治理，在降噪分项工程实施过程中一次性完成，达到节能环保的目的。防雨消声通风百叶大门及嵌墻式防烟防火阀自然进风。通风消声百叶窗。主变压器噪声除了从门窗向外传播外，还通过风道口向外传播，如采用隔声措施将会造成室内温度升高而影响变压器的安全运行，为保证良好的通风散热效果，可对主变压器室的进、排风口采用通风消声百叶窗。通过城区户内变电站的通风消声百叶窗的实际使用证明，加厚型通风消声百叶窗降噪 效果显著，能达到15dB左右。降噪装置应分担的降噪量，在进排风道的通风消声百叶窗的制作工艺上特别选用了加厚、加密型，既满足设计、降噪要求，又实现了通风消声百叶窗的通风、降噪效果。
3 关键技术和创新亮点
3.1有效隔音
本设计采用了全方位方式进行隔音降噪，如空气中传播的声波通过隔音板、隔音大门、隔音风窗来达到隔音降噪途径，而声波在固体传播中从加固基座、母线软化进一步的控制了声波的传播过程。
3.2质量工艺美
采用了隔音板的施工，使得变压器室内变个更加整洁大方，大大优化了主变压器室的装修效果。
3.3变压器保护
隔音大门的安装使得变压器更好的得到保护。同时也避免了一些生物飞进主变压器可能造成的各种事故。
4 工序流程
5 操作方法及试验检验结果
5.1施工前对施工人员没进行安全技术交底
基础施工前对施工人员进行安全技术交底，没进行安全技术交底，施工人员有权拒绝施工。
5.2施工人员安全教育
施工人员需认真学习业主颁布的“安全管理规定”，严格执行发包方、承包方的安全生产禁令，在电缆防火封堵施工过程中贯彻“安全第一 预防为主”的方针，牢记安规，永筑安全的技术手段，改善劳动条件，提高安全意识，时刻牢记“四不伤害”，施工现场随时看到施工安全看板，结合实际情况提高施工人员的安全持能水平。
5.3脚手架按有关规定进行搭设，且应有防护栏杆，并经检验合格挂牌后方可使用。脚手架的工作面上必须满铺竹篱笆，并绑扎牢固。
5.4开工前，施工负责人和安全员应对安全防护设施予以确认。防护设施不完备，施工人员有权拒绝施工。
5.5严格遵守安全规范和施工现场的安全生产十大纪律。认真进行每天的“站班会”和班后安全小结，并做好记录，进入现场的人员必须统一着装，佩带胸卡。
5.6安全设施（如脚手架、围栏等）的拆除必须经过安全员的许可，由搭设人员拆除。
5.7尽量避免夜间施工，但夜间施工必须有充足的照明。遇有大雪、大雾、雷雨等恶劣气候，室外不得进行高空作业。
5.8工机具每天使用前应检查是否完好。
5.9严格控制安装工序，保证施工质量管控。
5.10实际测试效果
在变压器实际生产过程中，通过比较试验进行统计总结。其中的一组比较结果为：同样同型号的变压器，采用同样的材料，如果采用传统工艺，噪音试验结果为白天67.7dB，晚上58dB；采用了降低噪音的工艺措施，噪音试验结果为白天53Db，晚上44dB。而且设计结构改动也很小，只需要在主变压室内增加隔音墙和隔音门，在设计和操作中很容易实现。
6 应用情况及前景
降噪技术在应用时常会遇到一些情况，制造和检验都合格的产品，在投入实际使用时，或者使用短时限后，客户却反映运行噪声大，售后服务人员到达现场后，遇到的情况也各不相同。例如产品本身质量都没问题，由于安装和使用环境不同，引起的运行噪声远大于出厂检验时的测量值。又例如由于施工工艺、共振谐振等因素的影响，故主变压器噪声在设计降噪时并不一定达到标准。因此，本技术研究在原设计主变隔音降噪方案的基础上配备一个后备处理方案，以解决为成功实施主变压器隔音降噪标准提供一个可靠的支撑。
6.1目前隔音降噪主要有以下几点原因：
6.1.1检查风机、外壳和其他零部件的共振产生的噪声，判断时分别用绝缘棒抵一下外壳门板和风机，看噪声是否变化。
6.1.2变压器的电压波形发生畸变（如谐振现象），产生噪声。可以建议用户考虑加装减小谐波的装置。
6.1.3变压器缺相的问题。变压器缺相时，铁心不能正常励磁，产生噪声，输出电压异常。检查变压器高压熔丝是否损坏和上一级线路电源。
6.2对于已经投入使用的变压器，更多会采用降噪减震措施：
6.2.1变压器的油箱底和地基会将一部分铁心的机械噪声传递到周围环境，为了降低机械运动的固体传声，可以在变压器与箱底之间以及箱底与地基之间安装缓冲器。通过弹性阻性连接代替刚性连接，使得部件振动传递到油箱时进一步衰弱，避免共振发生；同时可将减震脚垫放置在铁心垫脚下以及振动部件与箱壁之间，进而使噪声值下降 2~4dB（A）。
6.2.2可以通过在油箱加强铁中增加岩棉、玻璃纤维等吸声材料，以吸收振动能量的途径来改善噪声强度，使噪声水平下降5~6dB（A）。
6.3变压器噪音在空气中传播的隔断：
变压器隔声罩是专门针对电力变压器噪音的一项具有划时代意义的专利产品，是电力变压器噪声在空气传播的百分百解决方案。同时也是最节省费用的方案。变压器隔声罩使用多层受约束板隔声技术大幅降低变压器噪声通过空气向外辐射的噪音；同时我们从实际出发在隔声罩上安装了变压器散热用的风机，为解决变压器噪音通过散热通风口向外传播，设计研究了变压器隔声罩消声器，成功地实现了消声器的工程化，通过实验分析，消声器的理论数值仿真计算与实验结果基本吻合。消声器设计在保证变压器通风散热的前提下，最终实现了预期的消声效果，使整个变压器隔声罩研制获得成功，有效地在现有技术条件下，低成本地解决了变压器的扰民问题。同时电磁辐射也得到了有效的屏蔽，从此人们不再受变压器的噪音问题和电磁辐射问题的困扰。当变压器安装在地下室或密闭的房间内，由于一般建筑的围护结构的隔声量都大于50db，基本可满足变压器噪音通过空气向外扩散的隔声要求。
变压器损耗的大小，是影响通风设计的主要因素，设备选型时，要尽量降低变压器损耗，减少运行中产生的热量，从源头上减少散热及噪音等影响。在电网公司推广的绿色变电站设计指导原则下，要求采用低损耗、低噪声变 压器，宜采用自然通风冷却方式。因此，合理优化通风散热及降噪控制，是户内变电站技术研究的关键重点。
7 节能减排及经济效益
7.1环境效益：
变电站隔音墙技术的开发与应用，对环境的持续改善，社会效益的增长起到了良好的促进作用。表现出科技改变环境、提升效益的功能，符合国家节能减排、保护环境、造福祖孙后代的政策要求。
噪音对环境是有影响的，特别在城市的密集中心，目前越来越多的变电站考虑降噪措施，因此我们应该从自己做起，尝试变电站降噪的新方法，改善生产工艺条件，努力减低变压器噪音对城市的影响，提高环境效益。
7.2社会效益：
1）节能技术创新：本技术研究采用了全方位方式进行隔音降噪，如空气中传播的声波通过隔音板、隔音大门、隔音风窗来达到隔音降噪途径，而声波在固体传播中从加固基座、母线软化进一步的控制了声波的传播过程。其创新技术所产生的社会效益无法估量，此项创新降噪技术为城市内变电站建设发展做出了突出贡献。
2）节能减排：节能减排是当今国家科学发展的一项国策，是减少雾霾，保卫蓝天的重要行动，是企业持续发展，增强市场竞争力的有力措施。隔音墙产品的应用，充分体现了节能减排政策的符合性，以及为响应政府号召而付出的具体行动。
结束语：
目前城市用电负荷越来越大，变电站越来越密集，很多居住人口密集的位置集中了很多新建和旧的变电站。再者，城市生活质量越来越高，居民对于生活质量的追求也是越来越高。因此，本技术根据市场需求及变电站的噪声特点，结合噪音对环境的影响等因数，通过隔音板、隔音大门、隔音风窗来阻隔空气中传播的声波以达到隔音降噪途径越来越得到市场的认可及肯定。
参考文献：
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[4]《建筑工程检测试验技术管理规范》JGJ 190-2010.
[5]《构筑物抗震设计规范》GB 50191—2012.
[6]《建筑工程绿色施工评价标准》GB/T 50640—2010.
[7]《节能建筑评价标准》GB/T 50668—2011.
论文作者:张文龙
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第13期
论文发表时间:2019/12/5
标签：变压器论文; 噪声论文; 变电站论文; 降噪论文; 噪音论文; 隔声论文; 铁心论文; 《建筑细部》2019年第13期论文;