摘要：公用配电站内的变压器噪声扰民问题在城市建设发展中越来越常见和突出，本文对变压器噪声扰民问题进行分析探讨，并提出切实有效的解决方案。
关键词：变压器； 噪声扰民； 可操作； 解决方案
一、前言
随着我国经济的发展，城镇化快速推进，人民生活水平不断提高，人们对生活环境的要求也越来越高，这对各种公共设施的配置质量提出了更高的要求。在人口密集的区域，一些公用配电站必然会建于居民区内，而配电站内的变压器又难免发出噪声，在此情况下，变压器噪声扰民的问题十分常见，对附近居民的生活和工作都带来直接严重的影响，供电部门接到的相关投诉每年不断增多。笔者根据多年的电力行业工作经验总结，对公用配电站内的变压器噪声扰民问题作出简要分析，并归纳出实际可操作、有效的解决办法，旨在为相应的电力工作部门解决此类问题提供有力的参考。
二、变压器噪声的产生
配电用变压器的噪声产生于变压器本体及其冷却系统两方面。利用电磁感应原理工作的电气设备本体都难免发生振动，正是这种振动产生了噪声。变压器本体的振动，现代研究表明，其根源来自于矽钢片磁致伸缩引起的铁芯振动、矽钢片接缝和叠片间因漏磁产生的电磁吸引力引起的铁芯振动，以及绕组中负载电流产生的漏磁所引起的线圈、铁芯、乃至油箱的振动。各种振动频率都在50~150Hz之间的低频为主。
配电变压器的冷却系统，对于油浸变压器，只有大型的才配备自身的散热排风扇，一般只依靠自身对空气的气动循环和配电房的排风扇进行冷却。而干式变压器一般会附加安装冷却扇，再结合配电房的排风扇进行冷却。这些风扇，依据功率的不同，在运转中都会产生噪音。
以上提及的是变压器正常工作状况下产生的噪声，在一些特殊情况，变压器发出噪声可能会更大，例如变压器过负荷、电压过高，会使其过励磁，响声会明显增大且变得尖锐。又例如安装不好，变压器放置不平衡或者不平稳，也会加剧变压器振动，放大变压器的噪音。对于变压器的散热系统，各种排风扇不时的启动和停运，运转的时候速度比较高，使用是有一定寿命的，当扇叶或轴承等机件发生故障时，将会发生各种可能的不正常声响。另外，一些干式变压器的防护外壳如果安装不稳固，也会由于共振而发出明显的声响。
三、噪声如何扰民
上一节提到，变压器的噪声由两部分组成，分别来自于本体的振动和冷却装置的振动。油变本体的振动通过变压器油和变压器支承垫传递到油箱外壳，再令空气振动形成声波；干变本体的振动就直接令周围空气振动形成声波。而冷却风扇在运转中产生的振动和产生的气流，直接就产生噪声。这个噪声的传播过程往往结合着一些复杂的情况，它首先产生于变压器，如果变压器室尺寸过小，墙体距离变压器1米左右，或者变压器布置在室内的拐角，都会令低频声波经过叠加后变得更强；如果变压器室空间比较大，就会形成音箱效应，噪声同样会得到加强。这种频率的噪声，由于频率低，波长比较长，能绕过尺寸小的障碍物，如果障碍物的尺寸大于噪声的波长，那么一部分噪声将被障碍物吸收，一部分被反射回去，剩下的穿过障碍物继续行进。然而居民区的环境往往不能阻挡这种低频长波，再加上电力变压器体量大，发出的振动能量大，就使得变压器发出的低频噪声极具穿透力。它往往能绕过或透过障碍物，经过一系列的反射或者叠加，顽强地行进，当这种这些噪声一旦传到附近居民的耳朵并达到一定强度的时候，就会使人产生不适感，对居民的工作和生活造成困扰。许多居民为了减少噪声滋扰，只能关上门窗。
然而还有一种噪声不是关上门窗就能躲得过的，这种噪声不是经过外界的空气传播而来，而是通过另外一种传播方式——振动！如果居民的房间正处于配电房特别是变压器室的正上方或者上方附近，碰巧变压器的低频振动频率刚好与配电房框架结构的振动频率相近，那么变压器本体的低频振动就可以通过变压器基础传递到楼房的框架结构上，有些楼房如果共振频率不太相近，虽有震动也未必会感受得到。不过居民一旦感受到这种被结构传导过来的振动，就会感到相当难受，原因是这种震动首先使整个或者部分居室产生振动，这意味着整个房间就是一个震源，这个震源产生的微小又穿透性强的噪声会令人感到无处可逃坐卧不安，它日间不易察觉，但夜深人静时却挥之不去，严重影响睡眠，只有把耳朵贴近墙体或柱子细心查找，才能发现这个振动确有来源。这种结构振动产生的噪声，居民自己是无法消除的。
无论是空气传播，还是结构传导振动产生的噪声，居民往往只能求助于供电部门，这对电力工作者提出了一个迫切解决又棘手的难题。
四、解决方案
解决配电变压器噪声扰民的问题，根据笔者多年的从业经验，总结出了一些有效的解决办法，这些办法分两大类。一类属于主动降噪，也就是想办法把变压器自身产生的振动和噪声减少，也就是减少或者消灭噪声源的目的。另一类是属于被动降噪，这种是通过隔振或隔声、吸收等措施，使噪声在传播途径中得以衰减。下面由简单到复杂介绍一些解决方案：
1、检查电压是否偏高
如果配电变压器输出电压偏高，会使变压器过励磁，响声会明显增大且变得尖锐。可以先用较为准确的万用表进行测量，根据低压侧输出电压，把分接档放在适合档位，在保证低压供电质量的前提下，尽量把输出电压降低，以此消除变压器的过励磁现象，达到降低变压器的噪音的目的。
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2、调整负荷
当变压器三相输出电流不平衡度过大的时候，变压器的响声将变得不正常，虽说这种变化可能不会很大，但把三相负荷调平衡了，理论上会有所改善。然后还可以再进一步考察变压器的整体负荷情况，如果变压器处于重载或者超载，那么变压器的声响肯定变大，把负荷率调整到60~70%左右，一般变压器发出的噪声将会是最小的。
3、检查安装的问题
变压器安装不好会加剧它的振动，放大它的噪音。例如变压器基础不牢固或基础不平整使整台变压器受到扭力或一个角悬空。用槽钢把变压器架起来，也会令噪音变大。如果发现这些情况，那么还是要认真按施工规范把变压器安装好，并在变压器底部槽钢垫上减震橡胶垫位宜。
4、收紧变压器的紧固件
如果变压器噪音偏大，噪音中夹杂着其他异响，并且噪音成波浪状，那么极可能是变压器铁芯绑扎松动导致的共振发出的声音。这时可以用力矩扳手拧紧变压器上的螺丝，包括穿心螺丝、夹件两头螺丝、铁芯绑扎玻璃丝带的紧固螺丝、垫块压钉螺丝。据资料显示，当铁芯的夹紧力在压强为0.08~0.12Mpa的时候，配电变压器的噪声是最小的。
如果变压器噪音偏大，声音较为低沉，或者这种不正常的噪音随着负
荷的变化时有时无，则可以推测可能是绕组紧固的松动导致绕组共振。这时可以将垫块压钉螺丝全部收紧一次，使线圈的轴向压紧力恢复到出厂的设定。如果发现绕组共振非常明显的，可以把垫块压钉螺丝全部松开，解开出线和零线的铜排的螺丝，将低压绕组摇一摇，并把高压绕组平移离开原来的位置4毫米左右，再将所有的螺丝重新上紧到应有的压紧力，一般可以把变压的噪声降低3~6 dB。
5、改变安装环境
安装环境不利会使变压器噪音增大3dB～6dB。例如变压器室大且空旷，有回音；或者变压器离墙太近，不到1米，变压器放在拐角处，墙面反射噪音与变压器噪音叠加等，都使噪音增大。条件允许的话可以在室内增加隔音墙，或换一个位置重新布置变压器。根据笔者的经验，不宜在墙面安装一般性的吸音材料，经多次实验证明效果不明显。
如果想对外泄的噪声控制得更为严格，一种比较有效果的方法是把配电房做成全密封的，门叶装上密封胶条作隔音，配电房装大功率空调作冷却用，站在配电房外面可以听不到一点噪声。但这种电房必须严密监控，经常检查保证空调正常运转，且最好有后备空调或后备散热方案。
6、阻隔噪声外泄和传播
一般的配电房或配电站在墙体上都布置有一定数量和面积的散热窗，这些散热窗在起到散热作用的同时也不免成为了变压器噪声外泄的通道。有些过多的散热窗，在配电房装有温控排风扇的情况下，是可以根据实际情况，根据居民投诉噪声的方位，在留有足够面积散热窗的情况下用隔音板封堵一部分的。笔者多次采取这种方法，都会收到一定的效果，施工容易，成本低，见效相对明显。另外，在噪声传播通道上装设足够大的隔音板或隔音墙，也会有不错的效果。
7、阻隔变压器振动通过结构传导
通过对居民的访谈，如果确定其居室的噪声是由于变压器传来的楼宇结构振动所产生的话，就必须想办法减少这种振动。用上述方法的前四种，在减少噪声的同时，理论上也可以稍微减小变压器的振动，但鉴于对振动的减小幅度太过有限，还是必须要另外想办法去有效阻隔这种巨大的振动能量的传导。经过多次尝试证明，在变压器底部加装弹簧减震器可以有效阻隔变压器本体震动对其地基的传导，这种方法在笔者所在地的供电所得到推广应用，总有效率达到80%。
8、更换变压器
在极端情况下，如果上述方法都未能满足要求，还可以采购特别低噪声的优质变压来更换。这些变压器使用了独特的技术，如选用磁致伸缩量小的优质矽钢片；增大铁芯截面降低铁芯磁通密度；采用全斜交错接缝的铁芯结构；增加铁芯接缝，由两级变为三极，甚至五级，降低接缝处的磁通密度。这种变压器的出厂噪声往往在45dB以下，相应的振动也明显的低，经实践对比也是有效的。
9、减少冷却系统的噪声
减少变压器冷却扇、配电站排风扇、甚至干式变压器外壳发出的共振异响这些问题，就不需要在这里详细介绍了。
五、结语
通过对变压器制造、安装、调试等各方面技术的不断研究，并付之于实践检验，我们总能解决变压器在使用过程中出现的各种问题，在解决变压器噪音问题上，我们已经找到了很多有效的解决办法，以后也将会有更多更好的办法。
参考文献：
〔1〕工程场所物理因素测量第8部分 噪声（GBZ/T189.8-2007）
［2］《6~220kV级变压器声级》ZBK41005-89
〔3〕《变压器制造技术丛书---变压器试验》机械工业出版社2003
论文作者:邓剑飞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/9/18
标签：变压器论文; 噪声论文; 配电房论文; 噪音论文; 本体论文; 排风扇论文; 螺丝论文; 《基层建设》2018年第24期论文;