降低变压器噪声的措施初探

李伟崇

摘要：随着城市化进程的加快和电力工业的不断发展，城市用电量也日益增加，越来越多的大容量高壓变压器被建造在城市地区。特别是进入21世纪以来，由于城市电网改造和城区扩建的双重影响，许多变电站的选址距离居民区不远，有一部分直接建在居民区内，虽然这样的方式短暂缓解了城市电力短缺的趋势，但是变压器持续运行产生的噪音也严重影响附近居民的生活质量和工作情绪。此外，噪声对变压器本身也是一个很大的负面因素，它不仅危害居民健康，影响社会环境，而且在一定程度上降低了变压器设备的使用寿命和运行效率。事实上，在变压器的研发中，噪声也是一个非常重要的技术参数，类似于机械性能、电气性能等。国内外大多数的变压器制造商也致力于变压器噪声控制技术的研究和应用，并采取相应的噪声控制措施，减少变压器对环境和人的不利影响。在此基础上，本文首先简要分析了影响变压器噪声的因素，其次从三个方面探讨了降低变压器噪声的措施，以此来供相关人士交流参考。

关键词：降低;变压器噪声;措施

引言：

人们的日常生活和工作都依赖于变压器的运行，但变压器噪声所造成的危害越来越严重，噪声污染不仅影响变压器本身的正常运行和附近居民的健康，而且还制造出非常严重的噪声污染。同时，随着人们环保意识的提高和环保部门对各种噪声的限制，与之相关的投诉和诉讼越来越多，造成了许多社会效益和经济效益的损失。既然我们无法阻止噪声，降低变压器噪声是一项不可避免的措施。降噪的第一部分是分析变压器的噪声源。首先，从噪声源出发，在变压器的设计和制造过程中，采用有效的方法选择高质量、高取向的硅钢片，将铁芯产生的振动降至最低，有效地控制噪声。然后，从噪声的传播路径出发，采取切实可行的措施，使大量噪声在传播过程中被吸收和屏蔽，从而显著降低声强和噪声。

一、影响变压器噪声的因素

变压器噪声指变压器在正常工作前提下所产生的噪声总和，也称复合噪声，一般包括本体噪声以及冷却装置噪声两个层面的内容[1]。

（一）变压器本体噪声

（1）硅钢片磁致伸缩产生噪声

磁致伸缩发生在变压器铁心的硅钢片中，磁致伸缩引起磁芯振动并产生噪音。所谓磁致伸缩是指硅钢片尺寸沿磁力线方向增大，而垂直于磁力线方向的硅钢片尺寸减小，这种大小的变化称为磁致伸缩[2]。磁致伸缩使磁芯随着磁频率的变化周期性地振动，这是硅钢片的平面振动，硅钢片之间的磁吸引力主要反映在铁芯边缘和铁轭接头之间。在铁芯的磁刺激下，硅钢片产生的磁致伸缩是变压器本体噪声的主要来源。硅钢片的磁致伸缩与硅钢片的材料、表面绝缘涂层、硅含量、磁密度、磁力线与硅钢片轧制方向的夹角以及硅钢片上的机械应力有关，如果选用了不合适的、质量差的硅钢片可能会导致严重的变压器噪声[3]。

（2）油箱震动产生噪声

除铁心振动外，油箱振动也是引起变压器本体噪声的重要因素，铁芯产生的大部分噪声从变压器油传输到油箱，并从油箱辐射出去。另一部分通过油箱和基础传递，油箱震动产生的噪声与油箱壁强度和阻尼密切相关[4]。

（3）铁芯振动产生的噪声

铁芯激发磁性时的噪声与铁芯的结构形式、几何尺寸和静质量、各旋转部件的连接方式、连接区域的连接区域、制造工艺等因素有关。由于铁芯磁密度分布的不均匀性和冷轧对硅钢片磁通性能的各向异性，铁芯不同截面的磁致伸缩是不均匀的。结果表明，磁体将在换相方向上增加。特别是，使用倾斜接头代替直接接头可以降低铁芯的噪音，但应考虑接头面积的影响。由电磁作用引起的铁芯噪音。硅钢片的接头和接头之间存在漏磁引起的电磁吸收，导致铁芯振动[5]。

（二）变压器冷却装置噪声

（1）冷却装置和减震设备对噪声的影响

冷却装置运行产生噪声的机理与变压器本体相同，空气冷却器的噪音来自冷却风扇和潜水泵。目前，低频率大流量潜油电泵产生的噪声仅为50dB，可以忽略不计。冷却风扇的噪声是由叶片产生的气流涡流引起的，其大小与冷却风扇的转速有关，冷却风扇运转时发出很大噪音。即使风很冷，使用变压器时，冷却风扇产生的噪音也远远大于变压器本体的噪音。相比之下，对于油浸式自冷变压器，自冷散热器产生的噪声远低于变压器本体的噪声，不需要考虑。此外，变压器本体的振动有时会受到影响。通过绝缘油管接头和组件将其传输至冷却装置，可以引起冷却装置的振动，并且还可以降低辐射噪声。

噪声的传递方式

冷却装置振动产生的噪声也以声波的形式均匀地在周围发射，这是冷却装置产生噪声的机理。应注意的是，变压器是一个由各种部件组成的弹性振动系统，大部分的振动频率都是固定不变的。在绕组、油箱和变压器铁芯这些结构的机械振动固定频率接近或等于硅钢片磁致伸缩振动的基本频率和整数倍时，会发生共振，从而显著增加变压器的噪声。主机噪声和冷却装置噪声结合后，变压器的噪声形成并以声波的形式通过空气传播。

二、降低变压器噪声的措施

（一）选用优质的硅钢片

（1）硅钢片的磁致伸缩是变压器噪声的主要原因，因此必须使用磁致伸缩减薄硅、晶体方位完整性高、磁致伸缩小、外观平整、无缺陷的优质硅钢片钢片。例如，采用Hi-B高取向高磁性硅钢片。硅钢片不仅改善了晶粒取向的完整性，而且还增强了绝缘涂层的效果，另外，对涂层的耐张能力也有好处，同时降低了磁致伸缩。与普通晶粒取向的硅钢片相比，在相同的条件下，噪声可以大大降低[6]。

（2）降低油箱振动产生的噪声

除铁芯振动外，油箱振动也是引起变压器本体噪声的一个重要因素，它与油箱壁强度、油箱电阻等因素密切相关。油箱的振幅是产生噪声的主要因素，提高整体刚度是削弱油箱振幅的有效途径。因此，在适当增加油罐壁厚的基础上，可以合理调整强度，调整好油箱之间摆放的距离。同时，应优化和改进焊接工艺，尽可能减少箱壁的焊接变形和噪声，也可以选择在油箱内壁安装橡胶板，有些变压器可以配备磁屏蔽。对于这些变压器，可以在内壁和磁屏蔽之间安装橡胶板。对于加强近间隙焊接的普通钢板网，可以涂覆一定厚度的阻尼材料，厚度控制在2-3毫米。当然，从降低成本的角度来看，钢筋也可以填充干砂，这通常可以降低约4dB的噪音。最后，减振器也是降低变压器噪声的有效选择。减振器的设置可以达到减振降噪的目的。减震器一般安装在油箱底部，避免刚性连接。更常见的类型有弹簧、橡胶减震器等。

（3）降低铁芯振动产生的噪声

铁心振动是变压器振动的主要噪声源，因此严格控制铁心振动自然成为降低变压器噪声的主要选择。首先，如前所述，铁磁材料的磁致伸缩是硅钢片振动的主要原因。变压器噪声与磁致伸缩成正比。铁磁材料的磁致伸缩性越高，相应硅钢片的振幅越高，噪声越大。因此，在选择材料时，可以选择磁致伸缩小的优质硅钢片。高晶粒高质量硅钢片的磁致伸缩通常仅为普通硅钢片的3/5左右，噪声值是可以被降低的。接着，影响铁心振动和变压器本体噪声的因素还有铁心夹紧力，其也能发挥出重要影响。技术人员可以借助扭矩板的手，合理调整铁芯夹紧力。变压器的发展表明，当压力强度较低时，铁芯振动产生的噪声也随之减少。进一步优化设计，采用合理的钢结构形式和尺寸，降低铁芯的磁密度可以有效地降低噪声。考虑到铁芯磁密度的降低，铁芯的截面积、变压器的等效容量和成本也相应增加，这不利于成本控制，因此，只能适当降低铁心的磁密度。最后，铁心表面上的张力约束与主体噪声有关。磁芯表面张力的增加不仅降低了铁磁材料的磁致伸縮，而且降低了噪声。聚酯橡胶还可以增加表面张力，因此可以选择在铁心的横截面上涂覆聚酯橡胶。在铁芯支架上安装相应的减震橡胶也是一种有效的选择，比如环氧橡胶也是一种有效的选择。铁芯产生的部分噪声通过变压器油箱的底部和基础传输。如果在主体与油箱之间或油箱与基础之间安装缓冲装置，则可以通过缓冲器衰减声音。在铁芯底座、磁屏蔽和箱壁之间放置防震胶。当铁芯和磁屏蔽的振动传递到油箱时，可以由刚性连接变为弹性连接，从而减少振动，防止共振，从而达到降低噪音的目的。或者可以在油箱中加入隔音材料，吸收油箱振动产生的部分能量，以此来降低主机噪音。

（二）变压器冷却装置噪声的降低

（1）使用特定的减震设备和低噪音冷却器

长期变压器研发实践表明，与其他散热器相比，自冷片式散热器带来的噪声较小，如强油循环空气。因此，采用自冷板式散热器是控制设备噪声的有效方法。尽可能使用自冷式散热器，或使用带有各种低噪音风扇的风冷式散热器。一些大型变压器采用空冷器，空冷器噪声是主要噪声源。因此，使用自然冷却散热器代替空气冷却器。近年来，冰箱制造商开发了一种低噪音冷却器，主要用于降低冷却风扇的转速。这种低噪音冷却器的噪音比普通冷却器低得多。安装低噪音冷却装置。而传统变压器的噪声也是影响居民生活环境的主要因素之一。因此，从减少流量和增加风机数量的角度来看，可以选择多台低噪声风机进行冷却。该冷却装置不仅降低了噪声，而且避免了风机的损坏，避免了冷却系统停机的尴尬，保证了冷却装置的稳定运行。在散热器和油箱之间放置由防腐橡胶或其他材料制成的防震头，以减少散热片振动引起的噪音。在风机散热器上安装减震垫的基础上，将风机固定在箱壁上。

（2）设置隔声墙

在变压器周围建造隔音墙也可以大大降低声波的传播。这种测量的理论基础是，声波在传播过程中遇到墙壁后，声波会沿着围栏的方向传播。为了提高隔墙的有效性，隔墙应尽可能靠近变压器，油箱隔墙与其平行隔墙之间的距离不应等于噪声基本波长的一半，否则共振将大大增加噪音水平。墙壁的高度不应低于油箱的高度，但不能太高。因为太高的墙没什么用。墙体材料可以是砖墙、水泥墙或木结构。一般来说，墙的形状是两面或三面，很少使用一面墙，使用这种方法可以有效的将噪声在传播过程中降低。

三、结束语

总之，变压器噪声的产生和传播是多方面、多渠道的，降低噪声是变压器发展和改进的必由之路。降低噪声的措施也必须从产生变压器的噪声源头开始，全方位的、详细的降低噪声。因此，变压器噪声的控制还应综合考虑本体噪声、冷却装置噪声和传输路径，技术人员应该结合实际环境和科学技术，大胆尝试，努力取得满意的降噪效果。各供货商应根据国家相关环保部门的规定和顾客的需求，不断改进和提高变压器的设计和制造水平，采取合理的控制措施，有效降低变压器的噪声，改善环境，取得更好的经济效益和社会效益。降低变压器噪声是一个复杂的长期研究课题，随着科学技术的不断发展，市面上源源不断的涌现出各种各样的新材料和新工艺，相信在不久的未来，降低或者杜绝变压器噪声的梦想都会实现的。

参考文献

[1]杜金枝，翟翔.浅谈降低电厂电力变压器噪声的几点措施[J].中国新通信，2019，v.21（20）：231-233.

[2]杜金枝，翟翔.浅谈降低电厂电力变压器噪声的几点措施[J].中国新通信，2019.

[3]刘建华，李永新，杨国新.浅谈降低非晶合金变压器噪声的措施[J].变压器，2018，55（6）：2.

[4]刘耕存.浅析变压器噪声及降低措施[J].数字化用户，2018，024（041）：64.

[5]周喆.住宅小区变压器噪声分析及降噪措施探讨[J].科技风，2018（7）：2.

[6]林朝扶，韩方源，刘威.住宅小区变压器噪声分析及降噪措施探讨[J].2022（3）.