電力變壓器控制震動(dòng)噪聲的研究

環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)訊:摘要：在噪聲控制的工程實(shí)踐中，一方面從噪聲源出發(fā)，選用優(yōu)質(zhì)高取向硅鋼片，在設(shè)計(jì)、工藝和安裝等諸多方面采取有效措施，盡量減少振動(dòng)的產(chǎn)生，使噪聲得到控制；另一方面從噪聲的傳播途徑著手，采取切實(shí)可行的措施，使噪聲在傳播過(guò)程中得到衰減，從而達(dá)到降低噪聲的目的，滿足人們對(duì)變壓器噪聲的要求。

1 變壓器噪聲產(chǎn)生機(jī)理

變壓器的噪聲聲源分為本體噪聲和冷卻系統(tǒng)噪聲。本體噪聲主要來(lái)源于硅鋼片的磁致伸縮引起的鐵心振動(dòng)以及硅鋼片接縫處和疊片之間存在因漏磁而產(chǎn)生的電磁吸引力。冷卻裝置的嗓聲主要來(lái)源于冷卻風(fēng)扇和變壓器油泵在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)以及本體的振動(dòng)會(huì)通過(guò)變壓器油、管接頭等零件傳遞給冷卻裝置，使冷卻裝置的振動(dòng)加劇，輻射噪聲加大。

電力變壓器噪聲是由于變壓器本體的振動(dòng)和冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇的空氣流動(dòng)產(chǎn)生的。具體來(lái)說(shuō)，電力變壓器噪聲共有四個(gè)聲源，一是鐵心，二是繞組，三是油箱（包括磁屏蔽），四是冷卻系統(tǒng)的振動(dòng)共同產(chǎn)生的，即空載、負(fù)載和冷卻系統(tǒng)引起的噪聲之和。鐵心產(chǎn)生噪聲的原因是構(gòu)成鐵心的硅鋼片在交變磁場(chǎng)的作用下，會(huì)發(fā)生微小的變化即磁致伸縮，磁致伸縮使鐵心隨勵(lì)磁頻率的變化做周期性振動(dòng)。繞組產(chǎn)生振動(dòng)的原因是電流在繞組中產(chǎn)生電磁力，漏磁場(chǎng)也能使結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生振動(dòng)。

2 變壓器本體的噪聲

在變壓器的噪聲來(lái)源于變壓器本體和冷卻系統(tǒng)兩個(gè)方面。變壓器本體振動(dòng)產(chǎn)生噪聲的根源在于硅鋼片的磁致伸縮引起的鐵心振動(dòng)。硅鋼片接縫處和疊片之間存在著因漏磁而產(chǎn)乍的電磁吸引力引起鐵心的振動(dòng)。當(dāng)繞組中有負(fù)載電流通過(guò)時(shí)，負(fù)載電流產(chǎn)生的漏磁通在繞組導(dǎo)體間產(chǎn)生電磁力引起繞組的振動(dòng)。負(fù)載電流產(chǎn)生的漏磁通引起油箱壁（包括磁屏蔽等）的振動(dòng)。

變壓器的額定工作磁密通常取1.5～1.75T.國(guó)內(nèi)外研究和試驗(yàn)均證明，在這樣的磁密范圍之內(nèi)，負(fù)載電流產(chǎn)生的漏磁引起的繞組、箱擘的振動(dòng)比硅鋼片磁致伸縮引起的鐵心振動(dòng)要小得多，也可以忽略。這就是說(shuō)變壓器本體的振動(dòng)完傘取決于鐵心的振動(dòng)，而鐵心的振動(dòng)可以看作完全是由硅鋼片的磁致伸縮引起的。

3 變壓器噪聲的控制方法

變壓器的噪聲控制方法可以分為從噪聲源上降低噪聲及增大噪聲在傳播過(guò)程中的衰減兩大類。降低變壓器噪聲的措施有：（降低鐵心磁密，在1.5～1.7 T范圍內(nèi)，磁密每降低0.1 T，噪聲可降低1～3 dB（A）（采用磁致伸縮小的高導(dǎo)磁材料，選用高取向?qū)Т殴桎撈菧p少磁致伸縮最有效的方法，在相同磁密下，磁致伸縮的大小還跟心柱與鐵軛的接縫結(jié)構(gòu)有關(guān)，鐵心采用多級(jí)接縫比兩級(jí)接縫空載噪聲小，防止和減少硅鋼片在加工、生產(chǎn)過(guò)程中受到的機(jī)械撞擊，變壓器噪聲與硅鋼片疊裝質(zhì)量密切相關(guān)，在鐵心夾緊方面，應(yīng)避免鐵心接縫處存在尖角撓曲現(xiàn)象，并使得鐵軛夾緊力均勻，在鐵心疊片完成后，分別在鐵心下部和上部接縫處涂環(huán)氧膠或聚酯膠。為了防止鐵心共振，在設(shè)計(jì)低噪聲變壓器時(shí)，還要考慮鐵心的自振頻率，合理調(diào)整窗口尺寸，避開鐵心的自振頻帶。

設(shè)計(jì)時(shí)合理分布繞組的安匝，將漏磁面積減小到最小程度，使繞組軸向力達(dá)到最小，從而減少鐵心夾件受到的沖擊力，鐵心拉板采用低磁鋼板，減少拉板和鐵心夾件之間的電磁吸力，減輕相互之間碰撞的作用力，這樣可以降低金屬撞擊噪聲的強(qiáng)度。由于油箱磁屏蔽的磁致伸縮可引起噪聲，所以油箱內(nèi)盡量不使用磁屏蔽，可根據(jù)漏磁量的大小，適當(dāng)增大油箱的大小，避免磁屏蔽的磁致伸縮而引起噪聲異常。變壓器噪聲的冷卻系統(tǒng)噪聲一般高于本體噪聲，合理控制冷卻系統(tǒng)的噪聲，能有效地降低變壓器的噪聲，在設(shè)計(jì)低噪聲變壓器時(shí)，盡量采用自冷式，為了滿足大容量變壓器散熱而采用冷卻器時(shí)，盡量選用低噪聲的潛油泵和低轉(zhuǎn)數(shù)風(fēng)扇的冷卻器，也可根據(jù)負(fù)荷采用雙速風(fēng)扇，當(dāng)負(fù)荷較小時(shí)開動(dòng)低速風(fēng)扇，噪聲可相應(yīng)的降低，當(dāng)負(fù)荷較大時(shí)開動(dòng)高速風(fēng)扇，能使自冷變壓器容量提高。采用上述降低變壓器噪聲措施后，大型變壓器噪聲可降低10～20 dB（A），對(duì)于一般噪聲要求的大型變壓器是可以的，對(duì)于安裝在居民區(qū)附近的大型變壓器，變壓器噪聲需要降低20～40 dB（A），以上措施就無(wú)法滿足要求了，所以還要采取消聲措施。

4 變壓器的消聲措施

聲的產(chǎn)生不可避免，通過(guò)控制變壓器噪聲源降低噪聲是有限的。還要從噪聲的傳播途徑考慮，使噪聲在傳播過(guò)程中得到衰減，以達(dá)到消聲的目的。變壓器制造方面的消聲措施。加緩沖裝置，在鐵心墊腳處和磁屏蔽與箱壁之間放置防振膠墊，使鐵心和磁屏蔽振動(dòng)傳到油箱時(shí)，由鋼性連接變?yōu)閺椥赃B接，減少振動(dòng)防止共振。在鐵心和油箱定位處的螺桿與受力部件之間加入絕緣層壓木，防止鋼性接觸而發(fā)出金屬撞擊產(chǎn)生的噪聲。加隔音層降低噪聲。根據(jù)油箱結(jié)構(gòu)可將隔音板做成若干層，鋼板內(nèi)放吸音材料。采取完全消聲油箱的辦法，能夠大幅度降低變壓器噪聲。采用消聲法降低噪聲。在變壓器1 m以內(nèi)放置若干個(gè)噪聲發(fā)聲器，使它們發(fā)出的噪聲與變壓器發(fā)出的噪聲振幅相等，相位相反，使變壓器噪聲受到破壞性干擾。

5 變電站方面的消聲措施

由于市區(qū)內(nèi)變電站與周圍建筑間距離較近，且變壓器發(fā)出的低頻噪聲隨距離的增加衰減得較慢，使周圍建筑的環(huán)境噪聲水平很難達(dá)到45～50 dB（A）的限值，所以對(duì)變壓器的外部采取消聲措施也是必不可少的。從變電站方面出發(fā)，可以采取以下消聲方法，設(shè)置隔音室，把變壓器放在完全密封的房子里，可以有效降低噪聲30～40 dB（A），在室內(nèi)布置變壓器時(shí)，應(yīng)考慮噪聲在墻面反射時(shí)可能導(dǎo)致噪聲的增加，可以采用礦渣棉或類似的材料對(duì)墻面進(jìn)行涂覆處理，增加吸聲系數(shù)，使噪聲明顯降低。在變壓器周圍建隔音墻，也能大大地降低噪聲水平。

6 計(jì)算機(jī)仿真研究

第一；.單通道變壓器噪聲抑制采用LMS算法對(duì)變壓器的噪聲的基頻（100Hz）進(jìn)行陷波消除。第二；.多通道的變壓器噪聲抑制。經(jīng)過(guò)大量的研究以及前面的討論，可知變壓器的噪聲呈現(xiàn)低頻特性，并且不是連續(xù)譜噪聲，而是孤立的線譜噪聲以及主要能量集中在500Hz以下電網(wǎng)頻率的偶數(shù)倍處，所以只要消除100Hz、200Hz、300Hz、400Hz以及500Hz處的噪聲，那么對(duì)變壓器的噪聲的控制勢(shì)必能達(dá)到令人滿意的效果。下面采用多通道并聯(lián)

型結(jié)構(gòu)陷波器法對(duì)變壓器的噪聲進(jìn)行控制，對(duì)變壓器多個(gè)頻率段噪聲進(jìn)行控制，對(duì)比前后兩種情況可以看出變壓器噪聲能量比較大的幾個(gè)頻率處得到了明顯的抑制。仔細(xì)分析在降噪后其他頻率處的噪聲有少量的增加，但是增加的量與消除的整個(gè)噪聲相比是相當(dāng)小的，所以對(duì)整個(gè)噪聲控制系統(tǒng)的影響可以忽略。

結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于大型電力變壓器降低噪聲而言.應(yīng)不斷研究和完善變壓器噪聲的產(chǎn)生和傳播理論、計(jì)算模型和測(cè)試方法。在噪聲控制的工程實(shí)踐中.一方面從噪聲源出發(fā)。選用優(yōu)質(zhì)高取向硅鋼片.在設(shè)計(jì)、工藝和安裝等諸多方面采取有效措施.盡量減少振動(dòng)的產(chǎn)生。使噪聲得到控制：另一方面從噪聲的傳播途徑著手，采取切實(shí)町行的措施，使噪聲在傳播過(guò)程中得到衰減，從而達(dá)到降低噪聲的目的，滿足人們對(duì)變壓器噪聲的要求。