居民户内干式配电变压器噪声防治
1背景
随着城市化进程不断加快，城市中高层建筑越来越多。因干式配变有难燃不爆等特点，在城市配电变压器中的比例也越来越大。用户对油变的认识比较深，初次接触干式变压器，认为干变的噪音和油变的噪音应该一样，其实油变的噪音也很大，只是里面装满了油，外面在加一层密封的铁壳，声音传不出来。干变http://WWw.LWlM.cOm的铁芯露在外面，有一点声音就会传出来。目前，我国已成为世界上干变产销量最大的国家之一。干式配电变压器约占全部配电变压器的1/5～1/4。根据电网企业的相关标准，独立户内式配电室可采用油浸式变压器，大楼建筑物非独立式或地下式配电室宜采用干式变压器，加金属屏蔽罩，采取减振、防潮措施，低压母线采取金属屏蔽措施。室内配电室如受条件所限，可设置在地下一层，但不得设置在最低层。甚至有些配电房上面就是居民卧室，随之而来的噪声干扰问题。电力企业不得不采取非常规减噪措施，重新更换变压器，甚至出现异地重建配电室的情况[1]。 2干式配电变压器噪声来源 变压器本体噪声主要有硅钢片磁滞伸缩引起的铁芯振动、硅钢片接缝处和叠片之间漏磁引起的铁芯振动、绕组振动等。 2.1硅钢片磁滞伸缩引起的噪声 铁芯励磁时，沿磁力线方向硅钢片的尺寸发生变化，而垂直于磁力线方向的尺寸发生相反的变化。磁滞伸缩使得铁芯随着励磁频率的变化而周期性振动。由于磁滞伸缩的变化周期为电源周期的一半，因此磁滞伸缩引起的铁芯噪声是以两倍的电源频率为基频的。因铁芯磁滞伸缩的非线性、以及沿着铁芯内框和外框的磁通路径长短不同等原因，铁芯噪声中除了基频外，还包含有高次谐波频谱的噪声。 2.2电磁作用引起的铁芯噪声 硅钢片接缝处和叠片间存在因漏磁而产生的电磁吸引，由此引起铁芯振动。由于铁芯叠积方式得到不断改进，接缝处和叠片之间的电磁吸引力引起的铁芯振动小得多，因此这部分噪声通常可忽略不计。 2.3漏磁引起的绕组振动噪声 绕组负载电流产生的漏磁将引起绕组的振动。当变压器的额定工作磁通密度在1.5～1.8T范围时，这种振动与磁滞伸缩引起的铁芯振动相比很小。但负载电流漏磁产生的噪声与负载电流的平方成正比，因此变压器的额定磁通密度降低到1.4T以下时，绕组的振动将与硅钢片磁滞伸缩引起的铁芯振动相接近。 2.4冷却装置带来的运行噪声 干式变压器采用强迫风冷时，变压器的冷却装置等附件也会产生噪声。与变压器本体噪声的机理一样，冷却装置的噪声也是由于它们的振动而产生的。冷却装置振动的根源在于两方面，一是冷却风扇在运行时产生的振动，二是变压器本体振动通过管接头及其配件传递给冷却装置，使冷却装置的振动加剧，辐射的噪声更大。 变压器噪声以铁芯的噪声为主，其基频是励磁频率的两倍。由于各种非线性因素的作用，产生各种高次谐波。研究结果表明，变压器的铁芯振动噪声的频谱范围通常在100～500Hz之间，变压器的容量越大，在铁芯的噪声中基频份量所占的比例越大，二次以及以上高频份量所占的比例相对较小；而变压器的额定容量越小，在铁芯的噪声中基频份量所占的比例就越小。这就是说，对于不同容量的干式变压器，其铁芯噪声的频谱是不一样的。 3噪声分析及处理 表1环境噪声标准值 单位：dBA 根据运行经验，产生变压器噪声扰民情况大致可分为以下四种情况：设备本身问题；设计、安装问题；运行问题及其他问题。下面就这四种情况具体分析。 3.1设备本身问题 一般认为不同厂家的变压器、不同型号的变压器、不同的使用环境，都会使变压器的噪音都不一样。噪音是变压器的固有特性，噪音的大小不会影响变压器的质量。所有导致变压器产生噪声的因素都因变压器质量不同而有所差别，用户在选择变压器时，必须选用噪声水平符合标准要求的干变。特别是紧邻居民卧室的变压器一定要选择低噪变压器。一个本体噪声超标的变压器是噪声扰民的最主要原因。变压器铁芯自身共振、变压器线圈自身共振都是噪声的主要来源。铁芯自身共振因硅钢片接缝处和叠片之间存在因漏磁而产生的电磁吸引力。造成变压器噪音偏大，正常噪音中夹杂着其他噪音，变压器噪音成波浪状。当绕组中有负载电流通过时，负载电流产生的漏磁引起绕组的振动，造成变压器噪音偏大，噪音较为低沉。当变压器的负荷达到一定时，开始出现噪音，有时会出现时有时无现象。 变压器风机、外壳、其他零部件的共振问题也是噪声超标原因之一，用手按一下外壳铝板（或钢板），用干燥的长木棍顶一下每个风机的外壳、变压器零部件（如：轮子、风机支架等），看噪音是否变化，如发生变化就说明，说明这些部件存在共振。需要对外壳、风机或零部件进行校正、固定等措施。 3.2设计安装问题 良好的设计与安装也是减少噪声扰民的有效手段之一。 变压器室的设计：尽量将变压器室远离居民卧室。变压器室要做好隔音、消音措施，特别提醒的是，避免简单封闭变压器室。干变http://WWw.LWlM.cOm有难燃不爆的特点，可以与高、低压开关柜同室安装。因此变压器室应有足够的空间，以保证每台设备周围的空气可以自由循环；进风口在地面，出风口在对面的上端，以增强对流效果。需要强制通风的变压器室要做好通风装置的噪声控制工作，选择低速轴流风机。 干变的合理选配：大型高层建筑所需用电量可达几兆伏安，供电系统设计不宜采用单台干变[3]。 正确的安装：安装不好会加剧变压器振动，放大变压器的噪音。变压器基础不牢固或不平整，或者底板太薄。用槽钢把变压器架起来等都会增加变压器噪音。安装时，对变压器铁心和夹件夹紧螺栓按照制造商要求加以调整，底座和外壳之间安装隔振件并固定结实 [3] 。如在变压器小车下面加防震胶垫，可解决部分噪音。 变压器运行环境影响也会造成噪音增大。变压器室很大又很空旷，产生回音。离墙太近，不到1米。或者放在拐角处，墙面反射噪音与变压器噪音叠加，使噪音增大。在墙面敷设吸音材料，也是减少噪音的措施之一。 3.3运行问题 变压器良好的运行与维护是减少噪声的重要手段之一，避免高电压、电压问题：电压高，会使变压器过励磁，响声增大且尖锐，直接严重影响变压器的噪音。现在城市里的10KV电压普遍偏高，根据低压侧输出电压，这时应该把分接档放在适合档位。在保证低压供电质量的前提下，尽量把高压分接向上调（低压输出电压降低），以此消除变压器的过励磁现象，同时降低变压器的噪音。 3.4其他问题 母线桥架振动的问题：由于并排母线有大电流通过，因漏磁场使母线产生振动。母线桥架的振动将严重影响变压器的噪音，使变压器的噪音增大15dB以上，比较难判断，一般用户和安装单位会误认为是变压器的噪音。解决震动主要是破坏母线桥架共振的条件，紧或者是松吊杆螺丝。打开母线桥架盖板，将母线固定好。低压出线采用软连接。请母线桥架的生产厂家来解决。 负荷性质的问题：使变压器的电压波形发生畸变（如谐振现象），产生噪音。噪音中除变压器本身的噪音之外，还夹杂着“咯咯、咯咯”的噪音。在运行过程中，会瞬时出现变压器噪声急剧变大的情况，不久又恢复正常。发现上述现象用户可考虑加装减小谐波的装置。 变压器缺相的问题：变压器不能正常励磁，产生噪音。判断是否缺相造成噪音，可采用变压器停电，检查电源是否缺一相电；检查变压器高压保险丝是否熔断一相； 接触不良的问题：一是由于高压柜内接触不良造成。二是刀闸没有合到位。判断变压器是否发出断断续续不正常的噪音。检查高压柜的触头和熔断器以及整个高压回路。或请高压柜厂家的人来检查。 悬浮电位的问题：变压器的夹件槽钢、压钉螺栓、拉板等零部件都喷了蓝色漆，各零部件接触不是很好，在漏磁场的作用下各零部件之间产生悬浮电位放电发出响声。判断悬浮电位放电是否发出很轻微“吱吱、吱吱”的响声，仔细听才能听见，用户往往误认为是变压器高压或低压在放电。虽然这种放电不会对变压器正常运行造成影响。可以在停电检修时将接触不好的地方的漆刮掉，让变压器各零部件接触良好。 4结束语 通过以上方式还不能有效解决噪声超标问题，可通过更换噪声达标配变设备、配电房采取隔音吸音改造、采用有源噪声控制等技术[4]方法进行噪音治理工作，相关技术措施目前比较成熟，本文不再赘述。