【技术贴】一种降低非晶合金干式变压器噪声技

发布时间:2019-07-05 11:45 　 浏览次数：

摘要： 简要介绍非晶合金干式变压器在配电网建设中的应用及其噪声产生的原因， 并对噪声传播的方式进行分析，对降低非晶合金变压器噪声的方法进行了探索，提出通过减震器和消声器相结合的方式来降低非晶合金变压器噪声， 实际应用表明噪声治理效果显著。

关键词： 配电网；非晶合金；干式变压器；噪音；降噪改造

引言

随着经济的发展，城乡配电网建设步伐加速，由于土地资源的有限性和开发建设成本等原因，城市建设以高层住宅居多，配电房一般都建于高层住宅楼的地下室，变压器噪声问题因而成为居民关注的焦点。

由于非晶合金变压器的性能超越了各类硅钢变压器，兼具了节能性和经济性，其显著特点是空载损耗很低，符合国家产业政策和电网节能降耗的要求，并且具有稳定性、安全性和防火性等优点，使用成本也较为经济，在城区的党政机关、政府办公大楼、居民密集区等场所得到了广泛运用；但在实际应用中，非晶合金干式变压器由于自身振动以及与周围介质形成共振，噪声污染较严重。干式变压器噪声引起的投诉也越来越多，已经成为广泛关注的社会问题。为此，如何有效降低非晶合金干式变压器噪声污染已经成为一个亟待解决的难题。

1 噪声现状及分析

非晶合金干式变压器兼具节能性和经济性，在新建小区中得以推广和使用。为了节省地面空间，开发商将配电房设计紧挨居民楼或置于地下负一层， 配电房设计可分为共墙式和独立式配电房，因此干式变压器的噪声容易通过墙体或者过道传向居民生活场所，造成噪声污染。

1.1 环境噪声国家标准

《中华人民共和国城市区域环境噪声标准》规定了城市五类区域的环境噪声最高限值，其中居住区属于Ⅰ类标准的适用区域，该地区白天不超过55ｄB，晚上则不超过４5ｄB，正常人能接受声音压级为15~４5ｄB，配电房设备传至相邻房间的噪声超过了规范要求时，将干扰居民的正常生活作息，因此，干式变压器投运后运行过程中噪声必须符合上述国家环保要求。

1.2 噪声产生的主要原因及分析

非晶合金干式变压器产生噪声的形式很复杂，主要有以下几种：

（1）非晶合金干式变压器的电磁噪声，属于机械性噪声，主要是变压器铁芯、绕组、磁屏蔽等振动产生的噪声。

产生噪声的主要机理为：变压器铁芯的合金钢片在周期性交变磁力场作用下发生磁致伸缩引起振动，产生振动噪声。磁致伸缩就是铁芯在励磁时，沿磁力线方向非晶合金钢片的尺寸要增加，而垂直与磁力线方向非晶合金钢片的尺寸要缩小，磁致伸缩使得铁芯随着励磁频率的变化之间的磁力吸引而产生，主要出现在铁芯边缘和铁的接缝之间，但是由于非晶材料的特殊性，非晶合金铁芯不能用夹件过分压紧，因此对非晶合金铁芯振动所受的约束就比较小，振动量级相对其他材质变压器较大，相应由非晶合金铁芯及线圈振动向外辐射的噪声也更大。另外，通电的干式变压器内，导线、铁芯在涡流作用下，辐射出来的噪声远比单一频率震动产生的噪声复杂得多。

（2）干式变压器运行时铁芯振动时会通过基础以及临近建筑结构件向周围传播，并可能诱发结构性噪声[ 2 ]；铁芯的振动引起变压器结构及支撑装置的振动甚至形成共振， 引起额外的噪声辐射， 有时甚至是主要噪声的根源。

（3）变压器安装不平稳，运行过程中也会产生振动，从而放大变压器自身及周边因素引起的噪声。变压器和配电柜边连接的母线要通过大电流，漏磁场使母线产生振动也引起变压器母线桥整体振动产生噪声。

1.3 噪声传播途径

室内运行的干式变压器振动产生噪声主要通过3 种途径进行传播：

（1）空气噪声。由变压器及底座等设备振动直接通过其表面向空气中直接辐射噪声，主要以空气为介质进行传播。

（2）一次固体噪声。由变压器及底座等设备振动经由基座传至结构，通过结构表面向外辐射噪声，为一次固体噪声。

（3）二次固体噪声。变压器及其设备产生振动向周围辐射空气噪声，空气噪声的压力波再次激发设备机构、房屋等结构件，使结构件振动，再由结构表面向外辐射噪声，为二次固体噪声。

通过对小区配电房结构及周边环境进行了大量调查研究，非晶合金干式变压器噪声向楼内用户传播途径有：变压器振动通过设备传播至基础，再经墙体、柱、楼板等结构传播至居民室内，居民室内墙面、楼面表面向外辐射一次固体噪声；配电房空气声压力波直接激发墙体、楼板等结构振动而引起噪声声波；配电房内空气声通过门窗、排气通风孔、管路及留孔等孔洞衍射，然后通过门窗等孔缝传播至居民室内。

通过上述分析，可以将降噪技术分为主动降噪与被动降噪。主动式的降噪是通过改变干式变压器的结构降低干式变压器的固有噪声，目前需要由干式变压器的制造商来进行推动，作为运行单位无法实施。因此，被动降噪就成了干式变压器降噪的重要途径，即通过减弱、隔断上述噪声的传播途径而达到降噪的效果。

2 降低干式变压器噪声主要措施

根据干式电力变压器的噪声传播途径不同，噪声隔断分为空气声隔断和固体声隔断，因此可以利用固体隔断和空气隔断2种方式降低噪声。

2.1 空气隔断干式变压器噪声

空气隔断消除噪声通常采用消声器，消声器允许气流通过而阻止噪声，是消除空气动力性噪声的重要措施之一，在通风散热、空调系统、内燃机排气孔、空压机鼓风机等场所应用十分广泛。

通过在配电房或箱式变压器安装隔声门，在通风百叶窗、配电室安装通风消声器等方式进行空气隔断噪声，从而达到空气隔断噪声，降低干式变压器噪声污染的目的，但仅采用该种方式难以克服因变压器结构及墙体等共振产生的噪声。

2.2 固体隔断干式变压器噪声

通过加装减震器，并且将变压器绕组与低压柜母线进行软连接，可达到降低变压器自身振动以及对地面及周围环境的振动传导目的。该方式可以降低干式变压器振动产生的噪声，而且还有利于减少变压器振动播至基础，再经墙体、柱、楼板等结构引起的振动，从而降低干式变压器因振动产生的噪声。

在干式变压器的下部安装多个减振器与地面上设置的混凝土地基连接、固定安装在地面上；干式变压器的绕组与低压柜的母排连接采用软连接。干式变压器的下部安装有6个减振器并均布在地面基础上，减振器在安装后的各支撑点位于同一水平面高度；另外，在干式变压器下设有槽钢，并将各减振器连接成可增加稳定性的小单元，以达到增加系统整体稳定性目的。应尽量使每个减振器的承重均等，由于变压器前后重量分布不均匀，因此要找准变压器重心位置，保证各单元减振器压缩量基本相同，有利于延长减震器的使用寿命及增强降噪的效果。

3 实施效果

通过加装减震器并且辅以消声器结合的方式，对嘉兴某小区配电房进行非晶合金干式变压器降噪改造。该小区1４幢楼层高达33层，配电房位于小区地下一层，配电房正上方是居民层1４幢1单元101室，该配电房内共有2台非晶合金干式变压器，由天津某变压器公司生产，变压器容量为1250kVＡ，额定电压为10kV，变压器重量为4070kｇ，对该变压器在变压器底座进行了加装减振器的改造。

3.1 改造前配电房噪声情况

为了对改造前、后的效果进行对比，选取该小区1４幢1单元101室主卧室及卫生间作为测量点，对改造前的噪声进行测量， 依据配电房变压器发出不同的谐振频率测量出噪声大小的变化，测量结果如表1所示。通过对配电房内1号、2 号变压器底部加速度进行测量，测量结果如表2所示。由表1可知，当变压器的谐振频率在16~31．5 Hｚ时，在卧室和卫生测量到变压器发出的噪声均超过４5ｄB，夜晚时严重超出国家规定的相关要求，严重影响该住户的生活。