变电所中干式变压器噪声分析及减振降噪处理

赣州市城乡规划设计研究院 张振凯 中瀚国际建筑设计顾问有限公司 孔君

1 引言

环氧树脂胶浇筑干式变压器具备总体冲击韧性好、承受冲击性过压性能优异、抗短路故障能力强等特点，且所使用的绝缘层材料具备阻燃等级高、维护保养便捷、耐老化强等优势。目前环氧树脂胶浇筑干式变压器在多层建筑、城市轨道、钢材化工厂、风力发电、分布式光伏发电等行业已经获得了广泛的应用。近些年，我国干式变压器公司不断提高产品性能，不断优化产品结构，降低生产制造成本。对于其新构造、新技术应用的探索与应用也变得越来越重要。扁圆形电磁线圈构造由于能够有效节约成本，在很多变压器生产制造公司已经被大量运用［1］。

2 变电所干式变压器噪声的形成

变电所干式变压器噪声形成的原因主要如下。

一是变压器外壳的震动现象。变压器运转期间，外壳、离心风机、母线桥架等部位很容易产生震动现象。其中机壳及风机产生的噪声主要是由机械震动产生，而当母线槽流产生较大值的交流电时，其所形成的漏磁会产生母线槽流振荡的现象，并由此带动了母线桥架的振荡，从而形成噪声。

如果在交流变压器与邻近卷绕线及铁酸盐磁芯之间的接缝处存在漏磁的现象，则会产生共振现象以及噪声。

二是变压器组装不合理。在变电所干式变压器的安装流程中，安装工人需要确保变压器稳定。但一些安装工人并不具备此观念，造成变压器组装不合理，导致在运作期内发生震动现象，产生噪声[2]。

三是变压器电磁线圈震动。在变压器电磁线圈过负荷电流时，会发生漏磁现象，造成电磁线圈震动，产生噪声。

四是铁心激磁现象。在配电网中，干式变压器的10kV 工作电压比较高，会让变压器铁芯处于一个高磁密的状况中，发生激磁现象，产生较大的噪声，噪声的声调也比较锐利。

传统城市的配电网中，供电方式主要是环网供电和多电源供电。以电缆出线，主体的电网结构以及供电方式会影响电容电流主要参数，与中性线经消弧线圈接地相比较，中性线经小电阻接地方法具备更明显的优点。中性线经小电阻接地方法的主要参数如表1所示。

表1 中性点经小电阻接地方式以及相关参数

3 变电所干式变压器噪声的危害

目前城镇化建设过程加速，城市建设向着高层住宅的方向发展，大多数的建筑将变电所安置在住宅的地下室中，与居民的居住房间较近。即使变电所干式变压器所产生的噪声不会对居民的生命造成威胁，但仍然会对身体健康产生影响。而且变电所干式变压器所产生的噪声为低频率噪声，具备声波频率长、损耗迟缓等特点。居民在刚开始接收低频率噪声时，会感到心烦意乱，暴躁易怒。长久以往还会导致居民发生精神衰弱、睡眠质量差等不适情况，很容易使得居民患上有关疾病。

噪声既是一种公害，它具有公害的特性。作为响声的一种，也具备声特性。它的主要特征如下。一是噪声的环境公害特征。噪声和其他有毒有害物质产生的环境公害有所不同。噪声污染本身并不是环境污染物质，即噪声在空间传播中并不会给周围带来任何毒害性气体。其次，噪声对环境的影响并不积淀强烈、不持续，传播的空间较大。噪声声源比较分散，一旦在声源处停止发声，影响也会消失。所以，噪声无法集中进行统一处理，要用独特的方法进行操控。二是噪声的音特性。噪声便是响声，具有一切声的特性和规律性。噪声对环境的作用和噪声高低相关，噪声愈强危害越大，考量噪声高低的参量是噪声级。

对于变电所干式变压器产生噪声的不良影响，有关单位在开展配网基本建设工作的时候，需要认真落实《住宅设计规范》《民用建筑隔声设计规范》《大城市空间环境噪声规范》等相关法律法规，将噪声的噪声级保持在规范的范围之内[3]。由于建设工程成本和施工人员专业素质等多种因素的影响，多层建筑的变电所无法满足以上技术标准的需求，所产生的低频率噪声比较大，影响居民的正常生活，因此物业管理公司需要搞好减振降噪的工作，将变电所干式变压器的噪声控制在规范的范围之内。

4 变电所干式变压器的减振降噪处理

在确保电压稳定的前提下，逐步提升铁心的温度，直至其达到115℃并测量震动。选取电抗器在相应温度条件下进行震动测定。电抗器连续运作，电源作为激励，电抗器本身作为系统，震动测定结果可归为响应输出三大因素中的电源（激励）和电抗器（系统）相对固定，震动（响应输出）也会较为稳定。该试验表明，电抗器通电运作的前段时间内，震动（响应输出）并不会过大，而随着运作时间逐渐延长，震动也会随之提升。直至通电工作结束后，在整个过程中，电源（激励）是额定的，电抗器温度提升，其自身也会发生变化。由此可知，系统过热会导致其中的零件性质变化，最终使得整体有所不同，铁心温度上升处于恒定状态（温度可达180℃），绝缘环氧树脂性质改变，铁心耦合出200Hz的高频激励。

4.1 变电所干式变压器的减振噪声处理对策

变压器的噪声归属于低频率噪声，最常见的就是小区住宅、商业建筑里的噪声。针对干式变压器的噪声，一般采用减振隔音的措施进行整治，可以达到较好的隔音效果，以下是干式变压器噪声的防治计划方案。

根据变电所干式变压器噪声的产生原因进行分析，有关单位可以结合干式变压器内部构造与外界环境因素，减少或消除低频率噪声的产生，确保附近居民的身心健康。

在外部结构的优化过程中，安装工人可借助变压器元器件组装减振机器设备，具体办法为如下。一是挑选品质相对较高的变压器铁氧体磁芯与铁芯，减小变压器元器件漏磁相对密度，防止震动情况的产生，降低噪声的形成概率。二是提升铁芯共振结构稳定性，对铁芯夹件位置采用固定的方法组装限位装置，加强其夹紧力，防止其发生共振现象，控制低频率噪声的产生。三是在变压器内部结构配备减震系统，一般将减振设备选在变压器基座与变电所路面连接的位置，从而避免变压器的震动，进而减小低频率噪声。四是挑选性能出色的离心风机系统，在开展变压器构造配备工作的时候，尽量选自冷式离心风机，这种离心风机性能出色，所产生的噪声比较小，还可以在变压器风机槽钢位置配备减振机器设备，降低风机震动，控制噪声的产生。五是增设风机变频器，保证变压器能够在长时间负荷条件下维持正常运转的情况，降低离心风机长期性运作所产生的噪声。

针对外在环境因素产生的干扰因素，相关机构应采取以下措施。一是在变压器外壳安装抑制噪音板,将传统的干式变压器外壳扩展成金属板、有孔结构层和环氧玻璃布面的多层构造，以消除交流变压器共振，达到减少噪声的目的。二是在变电所内安装吸音设备。例如在变电所设计和施工过程中，可供借鉴影院墙壁的整体效果，对墙体开展凹凸拉毛处理的工作，提高墙壁隔音实际效果，清除变压器震动所产生的低频率噪声，还可以将传统百叶窗帘换为双层中空玻璃，提高消声能力。三是消声防护处理的方法，有条件的工程建筑可以借助变电所周边种植绿色植物，缓解干式变压器所产生的噪声。

4.2 变电所干式变压器的减振噪声处理案例

为证实以上变电所干式变压器减振噪声处理措施运用效果，文中以某高层住宅楼为研究主体，该变电所设置在高层住宅建筑的地下室,共装上4台干式变压器。干式变压器所产生的低频率噪声比较明显，由于影响住户的正常生活，物业管理公司邀约电力企业相关工作人员上门检验，低频率噪声达69～100dB。研究发现该建筑物的变电所设计方案并不科学，变压器组装不合理，未配备消化吸收噪声的机器。针对该类问题电力企业工作人员给出了减振噪声处理计划方案，用于解决噪声的难题[4]。

4.2.1 减振噪声处理对策与实施情况

物业管理公司依据减振噪声处理计划方案，将变电所大门口改为防火隔声门，将变电所窗更改为隔音降噪隔热保温双层中空玻璃。在变压器柜的4个基座部位，配备低频率减振机器设备。在变压器和母线排连接部位，组装软接头接地铜排，减少母线桥架的震动。在变电所墙壁与吊顶天花板部位，铺装一层岩棉隔音防火板材，提高变电所的隔音与防火安全性能。

在执行以上减振噪声处理对策后，低频率噪声降到30～34dB，完成了高效的噪声控制工作。在实践过程中，以上减振噪声处理计划方案施工效率比较高，可以减少建筑物的停电时间，且低频率减振机器的性能出色，不用频繁检修。

4.2.2 低频率减振机器设备剖析

减振器用于大中小型的冲压机和快速冲压机的减振降噪工作中，橡胶减震器新产品的关键部件由弹簧片和阻尼组成。该设备性能平稳、坚固耐用，使用寿命达30年以上。弹簧减振器上粘贴防滑橡胶板，组装便捷。

减振减振器的优点及作用如下。

一是橡胶减震器的优势。上方和底边选用地面防滑耐磨强度高的固定螺丝做成，提升了安全性性能，组装便捷。铸钢件机壳由碳素钢扭簧做成，而且是注塑成型。耐老化能力优秀，坚固耐用，抗震效果明显，可以有效减少各种立式水泵、离心风机、制冷机组、柴油机组、管路等电气设备的震动，增加设备使用期限。

二是阻尼减振器的作用。阻尼减振器有利于机械结构在一瞬间受到损伤后立即恢复正常平衡状态。阻尼减振器能够减少震动所引起的声辐射和机械噪声，能够提高各类数控车床和设备的尺寸精度、检测精度和工作精度。设备在动态性环境中工作时，必须具备高抗冲击性能和动态性可靠性。借助阻尼完成减振降噪的工作，提高设备的动态性能。阻尼减振器能够减少机械系统的协作震动幅度，从而减少因动应力极大导致的构造损害。

在相关减振噪声处理对策中，低频率阻尼减振设备的应用是促进减振减噪的关键所在。低频率阻尼减振设备的弹簧结构选用低频率值设计方案方法，总体性能出色，可以进一步降低变压器震动。在运用低频率阻尼减振设备时，在它与变压器、变电所触碰位置，铺装一层丁腈橡胶制作出来的SD型专用型隔振垫，能降低全面的共振频率，提高低频率阻尼减振设备的隔振实际效果，减少噪声的形成[5]。

5 结语

变电所干式变压器所产生的噪声对周围居民健康产生很大危害，有关单位需要确定噪声形成的原因，采用有效的减振降噪处理措施。专业技术人员在设计建筑方案阶段，应该尽可能让变电所远离居住人员密集的公共建筑物与居住建筑物，使建筑物远离噪声源与震动源。对于原有噪声发生的变电所，可以通过优化变压器内部构造、运用低频率减振机器设备，减少噪声的形成。并且采用变电所铝门窗构造的优化、消声防护等措施，提升低频率噪声的衰减率，使噪声减少至居民可以接受的范围之内，减少噪声的环境污染。