变压器噪声的传播及控制方法探讨

闫杨

摘 要 本文针对电力变压器运行产生的噪音问题，从变压器噪音的产生机理和传播途径入手，阐述了电力变压器噪声控制的重要性和控制策略，提出了变压器铁心、绕组和冷却系统的振荡是产生变压器噪声的主要原因，详细介绍了降低变压器噪声的控制策略。

关键词 变压器噪声;噪声传播;噪声控制

引言

环境噪声是指在某一环境下经常干扰居民日常生活或正常工作、学习的各种噪声的统称。环境噪声不仅干扰居民正常的居住、工作、学习和休息，严重的还对人的心理和生理产生不良影响[1]。

1 电力变压器噪声的产生与传播

变压器噪声的声源分为本体噪声和冷却系统噪声[2]。

1.1 铁心

磁致伸缩是变压器本体噪声的主要来源[3]。铁心搭接处的纵牵力在铁心片间产生的侧推力，也会造成铁心的振动。变压器箱体和變压器铁心的共振同样会增加变压器的噪声水平。

1.2 绕组

当负载电流在绕组中流通时，绕组所占空间及其周围空间会有漏磁的产生，由于变压器漏磁会对各个绕组和变压器油箱产生电磁力，使得变压器的绕组振动而产生负载噪音[4]。

1.3 冷却系统

冷却系统的噪声主要由风扇和油泵的振动引起[5]。

2 变压器噪声控制方法

变压器噪声的控制方式一般分为两种。一种是通过对变压器本体进行改造，实现噪音源头上的控制，另一种方式针对噪音在空气或结构性的传播的特性，减少噪音的对周边环境的辐射。

2.1 变压器铁心设计和制造工艺上的降噪策略

（1）降低变压器铁心磁通密度

实践证明，在1.5T～1.7T是范围内，磁通密度每降低0.01T，可降低噪声2～3dB（A）。

a选用更加合理的变压器铁心结构设计

b增大铁轭截面积

（2）降低变压器硅钢片的磁致伸缩ε

a采用优质晶粒取向的冷轧硅钢片

b采用斜接缝叠装的铁心结构

c保持铁心片适当的铁心夹紧

d保持铁心片的平整度

e铁心表面涂胶

（3）避免铁心共振

在变压器安装过程中，注意紧固箱沿螺栓，可以避免由此而引起的噪声急增。

（4）油箱振动噪声的控制

a增强油箱强度，减小箱壁振幅

b增加油箱阻尼

（5）降低变压器冷却系统的噪音

尽可能选择低噪音冷却器和低转速风扇，或者采用风扇消声装置，如网状、片式、折板式阻性消声器等。

2.2 变压器噪声在传播过程中的降噪措施

通过控制变压器噪声的传播过程是变压器在在安装过程中最主要的控制方式，下面介绍几种目前运用最为有效和广泛的控制方式。

（1）采用半封闭或全封闭隔声、吸声技术

采用隔声板和吸声材料，将箱壁或整个油箱封闭起来，能大幅度降低变压器噪声。

（2）油箱底部与基础间设置减振器

在油箱底部与基础间设置减振器，避免箱底与基础间的刚性连接，使振动通过减振器发生衰减，以达到降噪的目的。

（3）使用弹性支撑

在变压器安装过程中，使用弹性支撑，减缓变压器振动通过连接结构的传播。

（4）填充减振、吸声材料

①在铁心垫脚与箱底间放置减振橡胶

②在下铁轭与木垫块间空隙填充支撑材料

③在箱壁外两加强筋间焊接2～3mm钢板，其间填充吸声材料

2.3 有源噪声控制方法

有源降噪系统控制灵活、成本低廉、安装简单。有源降噪根据声波相消性干涉理论，现已发展为具有自适应能力的高效智能控制降噪系统。

3 结论与变压器噪声控制的展望

本文通过对变压器噪声产生机理的分析，介绍了变压器噪声测量、控制和降低的最常用的方法，并对每种方法所适用的变压器实际安装环境进行了比较说明。

无论是对于大型变电站还是居民区的变压器，对于噪音控制的要求越来越高，也越来越迫切，变压器噪声产生和传播的理论，模型和计算方法，以及降噪的方法措施也都需要不断地研究和完善。

参考文献

[1] Richards E J . Handbook of noise control. Harris，C. M. （Editor）. McGraw-Hill，New York，1957. 40 sections. Illustrated. 128s.[J]. Aeronautical Journal，1959，63（579）：187-188.

[2] Wen T，Wen-Yuanfang，Zhang X，et al. Investigate and Control of Power Transformer Noise[C]. Power and Energy Engineering Conference，2009. APPEEC 2009. Asia-Pacific. IEEE，2009：1-4.

[3] Moses A J，Anderson P I，Phophongviwat T，et al. Contribution of magnetostriction to transformer noise[C]. Universities Power Engineering Conference. IEEE，2010：1-5.

[4] Arturi C M. Force calculation in transformer windings under unbalanced MMFs by a non-linear finite element code[J]. IEEE Transactions on Magnetics，1992，28（2）：1363-1366.

[5] Waheed A K，Manzoor E，Bilal M，et al. Design of smart cooling system for power transformer[C]. International Conference on Engineering and Emerging Technologies（ICEET），2018. IEEE，2018：1-7.