【电力变压器的噪声分析及控制措施】控制噪声的三个措施

时间：2019-04-05 03:15:23　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要详细介绍了电力变压器铁心、油箱及冷却系统的噪声控制措施，指出只要采用合理的技术措施，就能使铁心振动噪声降低5~10dB(A)，使　　变压器空气传播途中的噪声降低10~20dB(A)，并能使冷却系统的噪声接近本体噪声水平。
　　关键词电力变压器噪声铁心油箱冷却系统变压器噪声来源于变压器本体和冷却系统两个方面。本体噪声主要由铁心硅钢片磁致伸缩所引起的振动，通过铁心垫脚和变压器油传递给箱体和附件而产生；冷却系统的噪声主要由风扇和油泵的振动引起。变压器本体噪声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。电力变压器铁心噪声的频谱范围在100~500Hz之间。
　　对变压器本体噪声，一方面可通过减小铁心的振动和降低噪声的发散能力来控制。这种控制噪声源振动的方法是最有效的噪声控制措施。另一方面，可通过减振及隔声、吸声等措施，使噪声在传播途径中得以衰减。同时，对冷却系统的噪声加以控制，使其噪声与本体噪声水平相近或更低，也能有效地降低变压器噪声。
　　一、铁心振动控制
　　铁心振动的控制，可采用下列两种措施：（1）减小铁心的磁通密度B，磁通密度每降低0.1T，可降低本体噪声2~3dB(A)；（2）减小铁心窗高H与直径D的比值。但是，上述两种措施导致了变压器体积和重量的不同程度的增加和成本的增大，而且，随着铁心重量的增加，噪声随之增大，所以上述两种方法具有一定的局限性。理论和实践表明，以下措施能有效地控制铁心噪声。
　　（一）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)。
　　（二）增大铁轭截面积以减小铁轭中的磁通密度
　　由于变压器心柱产生的噪声能通过绕组和围屏得到有效的衰减，因此，本体噪声大部分来源于铁轭的振动。增大铁轭截面积，一方面降低了铁轭的磁密，同时末级铁心片宽增大，增大了夹件与铁轭的接触面积，使铁轭受力均匀，能有效地降低噪声2~4dB(A)，并且变压器整体尺寸增加很小，成本升高幅度不大。
　　（三）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2~4 dB(A)。
　　（四）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。
　　（五）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。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)。
　　（六）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。
　　二、油箱振动噪声的控制
　　在铁心振动传递给油箱的过程中，噪声有所衰减，一般油箱外噪声（距离箱壁1m）较箱内噪声低4~5dB(A)。为抑制油箱振动，大幅度降低本体噪声，一般采用减小箱壁振幅、增加油箱阻尼、减振、隔声及吸声等措施。
　　（一）增强油箱强度，减小箱壁振幅
　　为减小箱壁振幅，必须增加油箱的整体刚性。为此，可在不增加箱壁厚度的前提下，增加并合理布置加强筋，改槽式筋为板式筋，并合理控制其间距，油箱中部加强筋适当密布。同时辅以合理的焊接工艺，尽量减小箱壁的焊接变形，减小制造过程中油箱的残余应力。采用槽式筋时，筋内填充铁砂或河砂。采用以上措施，就能最大限度地降低箱壁的振幅。
　　（二）增加油箱阻尼
　　可以油箱内壁设置橡胶板。对有磁屏蔽的变压器，可将橡胶板设置在箱壁与磁屏蔽之间。在加强筋间焊接普通工业钢板网，网上漆刷2~3mm厚的阻尼材料，这样既不影响箱壁散热，又减小了箱壁（特别是加强筋）的振动。阻尼材料的阻尼特性以损耗因数η表示，η值越大，其阻尼特性愈好。对于常用的丁晴橡胶，厚度为4mm时，η值在0.07~0.08之间。
　　三、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。
　　（一）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)。
　　（二）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)。
　　根据用户对变压器噪声的要求，采用相应的噪声控制措施，能有效地满足关于噪声的技术要求，增加产品的技术含量，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]谢毓诚主编，电力变压器手册，北京：机械工业出版社，2003
　　[2]朱英浩主编，新编变压器实用技术问答，沈阳：辽宁科技出版社，1999
　　[3]变压器铁心制造技术丛书编审委员会编，变压器铁心制造工艺，北京：机械工业出版社，1998

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