如何降低变压器噪声

如何降低变压器噪声

随着国民经济的不断发展，城市用电量逐年增加，许多高电压、大容量的大型变压器的安装地点正逐渐进到市内。特别是近年来，由于城市的不断扩大以及城市电网的改造的需要，一些变电站有时要建在靠近居民区处或直接建在居民区内。变压器连续运行所发出的噪声对人们的正常生活和工作将造成影响，夜间的影响尤为重要。因此，变压器的噪声问题日益显现出来。变压器的噪声不但污染环境、危害人类健康，而且也影响设备的正常运行和使用寿命。变压器的噪声与其电气性能和机械性能一样，都是变压器极为重要的技术参数。各变压器制造厂也一直对变压器的噪声问题进行深入的研究，并提出各种降噪措施以有效地降低变压器的噪声给人们工作和生活带来的影响。

一、变压器噪声产生的原因

变压器所发出的可听见的噪声是由铁心的磁致伸缩变形和绕组、油箱及磁屏蔽内的电磁力所引起的。过去，一直认为磁场诱发铁心叠片沿纵向震动所产生的噪声是变压器噪声的主要成分。该振动的幅值与铁心叠片中的磁通密度及铁心材质的磁性能有关，而与负载电流关系不大。

具体来说，变压器噪声共有三个来源，一是铁心，二是绕组，三是冷却器（风扇和潜油泵），即空载、负载和冷却系统引起的噪声之和。

铁心产生的噪声的原因一是构成铁心的硅钢片在交变磁场的作用下，会发生磁致伸缩，所为磁致伸缩就是铁心励磁时，沿磁力线方向硅钢片的尺寸要增加，而垂直于磁力线方向硅钢片的尺寸要缩小。磁致伸缩使铁心随励磁频率的变化做周期性振动。二是硅钢片的平面振动。由硅钢片之间的磁吸引力产生，主要是出现在铁心边缘和铁轭的接缝之间。

绕组产生振动的原因是电流在绕组中产生电磁力，漏磁场也能使结构件产生振动。电磁力（和振动幅值）与电流的平方成正比。因此，发

射的声功率与负载电流有很明显的关系。

近年来，由于铁心叠积方式的改进（如采用阶梯接缝等），再加上心柱和铁轭都用环氧玻璃粘带绑扎，因此，由硅钢片接缝处和叠片之间的电磁吸引力引起的铁心振动比由硅钢片磁致伸缩引起的铁心振动要小得多，可以忽略。变压器的额定工作磁密通常取 1.5T~1.8T。国内外的试验和研究均证明，在这样的磁密范围内，负载电流产生的漏磁引起的绕组、油箱壁（包括磁屏蔽等）的振动与硅钢片的磁致伸缩引起的铁心振动相比要小得多，也可以忽略。这就是说，变压器的本体振动基本取决于铁心的振动。铁心的磁致伸缩振动通过铁心垫脚和绝缘油这两条路径传递给油箱壁，使箱壁（包括磁屏蔽等）振动而产生本体噪声，并以声波的形式均匀地向四周发射。这就是变压器本体产生噪声的机理。

二、影响变压器噪声的因素

1、影响空载噪声的因素

铁心产生噪声的原因主要是在交变磁场作用下，硅钢片的尺寸会发生微小的变化。由于磁致伸缩的变化周期是电源频率的半个周期，磁致伸缩引起的变压器本体的振动，是已两倍的电源频率为基频率的，所以硅钢片的振动主要是由铁磁材料的磁致伸缩特性引起的。

磁致伸缩率大小与硅钢片的材质有关。磁致伸缩率越大，则噪声就越大。当磁场强度相同的情况下，材质好的硅钢片磁致伸缩也小，因此噪声也小。

磁致伸缩率还与磁场强度有关，磁场越强，磁致伸缩率越大。

磁致伸缩率还与硅钢片表面是否涂漆及退火有关，因为涂层对硅钢片有附着力，可防止硅钢片变形。在同样磁场强度下退火的硅钢片比不退火的硅钢片磁致伸缩要小得多，这是由于选择最佳退火工艺，可以成倍降低磁致伸缩。

变压器空载噪声除与本体材质等有关外，还与接缝的情况有关。

2、影响空载噪声的其他因素

（1）铁心结构的影响。噪声与心柱和铁轭直径、铁心窗高、铁心窗口宽度、铁心质量有关。铁心质量每降低1t，噪声可降低1-3dB（A）值。铁心窗高与铁心直径的比值每减小0.1，变压器噪声就要降低2~3dB。

（2）空载噪声的频率是以两倍电源频率为其基频的。铁心中除了基频磁通外，还有高频磁通。所以空载噪声频率也存在二次以上的高频频波。当铁心油箱的固有频率与噪声频率接近时，将发生噪声共振现象，使噪声增大。因此，变压器铁心和油箱的固有频率要避开一些高频频波。（3）为了防止铁心共振，在设计低噪声变压器时，还要考虑铁心的自振频率。当变压器的额定频率为50HZ时，铁心的自振频率应避开以下频带：75~125HZ，165~235HZ，275~325HZ，375~425HZ。如自振频率避开共振频带，铁心将不会产生共振。

三、降低空载噪声的办法

1、减少振源噪声

（1）采用磁致伸缩小的高导磁优质硅钢片，如选用30ZH120硅钢片可比选用其他材质的硅钢片噪声降低噪声4~5dB（A）。

（2）降低铁心磁密，可以降低噪声。磁密每降低0.1T，噪声可降低2~3dB（A）。但降低磁密后，铁心截面积、变压器等值容量和造价都相应增加，从成本上来说是不经济的。因此，降低磁密，不能超过标准磁密的10%。

（3）采用优良的铁心结构，采用全斜交错接缝。

在变压器铁心结构的采用上，根据冷扎硅钢片的特点，铁心采用45。接缝。

改善和缩小铁心接缝。铁心采用多级接缝。采用多级接缝铁心比两级接缝空载噪声小，可使噪声降低4~5dB（A）。这是因为采用多级（四级及以上）接缝后，在接缝处磁通分布较均匀，又使气隙中的磁密大大降低，导致接缝处由磁吸力引起的噪声减小的缘故。另外，减少接缝，可以降低振幅，同时减小变压器的励磁容量及励磁电流，使声功率大幅

度降低，可降低空载噪声4~5dB（A）。

（4）防止和减少硅钢片在加工、生产过程中受到的机械撞击，否则会使硅钢片的磁致伸缩加大，从而增大铁心的噪声。

（5）在铁心端面上涂环氧胶或聚酯胶，可增加铁心表面张力约束，也可以起到减少磁致伸缩量，降低噪声的作用。

（6）保证铁心夹紧力均匀以降低噪声。变压器铁心夹件尽量采用宽幅钢板，以保证整个夹件的刚度，使夹紧力均匀分布到铁心片上，控制铁心加紧力为0.08~0.12MP。在铁心铁轭和夹件幅板之间，采用层压木制成的阶梯块撑紧，使铁心成为一个坚固的整体。

（7）增加阻尼以降低噪声。在铁心片之间，每隔一定的厚度加一层薄耐油橡胶，增加阻尼作用，降低铁心的噪声。

2、在吸收声能减振方面

（1）铁心产生的噪声有一部分是通过箱底和基础传出去的。如果在器身和油箱之间或在油箱和基础之间加缓冲器，能使声音通过缓冲器减弱。可在铁心垫脚处和磁屏蔽与箱壁之间放置防振胶垫，使铁心和磁屏蔽的振动传道油箱时，由刚性连接变为弹性连接，从而达到减少振动，防止共振，降低噪声的目的。可以降低噪声1~2dB（A）。

（2）在油箱加强铁内放隔声材料，可以将油箱振动的能量吸收一部分，从而达到降低本体噪声的目的，可以降低噪声2~3dB（A）。

3、加隔音层降低噪声

根据油箱结构，分为组合式与高效式两种。组合式为：可根据油箱外部结构情况将隔音板作成若干件，钢板内放吸音材料。吸音材料有：岩棉、玻璃纤维等。隔音壁能把变压器本体发射的部分噪声反射回去；而且当噪声穿过隔音壁时，也能被吸收一些，起到降低噪声的作用。单件的隔音板用螺栓分别固定在油箱加强铁上，采用这些隔音板可降低噪声10~15dB（A）。也可采用高效隔音板，放在两个加强铁之间，通过薄弹簧钢板固定。框形附加重物用以调整高效隔音板的振动特性，使他的