配電站變壓器降噪探討

陳 昶

配電站變壓器降噪探討

陳 昶

陳 昶

國網(wǎng)馬鞍山供電公司

陳昶（1984-）男，安徽霍山人，工程技術(shù)人員，工作于國網(wǎng)馬鞍山市供電公司，研究方向為電氣工程及其自動化。

隨著社會的發(fā)展和人民群眾居住生活水平的不斷改善和提升，人們對高質(zhì)量的生活居住環(huán)境要求也越來越高，除了要求住宅小區(qū)的綠化、容積率、出行、購物方便等條件外，對住宅供電設(shè)施的供電可靠性及設(shè)備噪聲對周圍環(huán)境的影響也提出了新的要求。而目前，居民住宅小區(qū)內(nèi)的供電變壓器噪音問題被投訴的事例已越來越多，被社會廣泛關(guān)注，緩解并解決這一問題刻不容緩。

引言

對于住宅小區(qū)的配電供用電設(shè)計中，特別是老舊小區(qū)的配電設(shè)施改造，存在沒有考慮到小區(qū)地理、環(huán)境結(jié)構(gòu)，只是一味重視變壓器的大容量供電和出線線路截面滿足負(fù)荷要求等基礎(chǔ)內(nèi)容，忽視了站房選址及設(shè)備選型，致使在設(shè)備選型時沒有考慮采用低噪聲的電力配電變壓器及附屬設(shè)備，在變壓器高負(fù)荷或故障運行的情況下，便產(chǎn)生可聽噪聲，嚴(yán)重影響周圍居民的正常生產(chǎn)、生活。至此，了解和認(rèn)識變壓器的噪音產(chǎn)生的原因、噪音的傳播以及噪音帶來的危害，對探索配電站變壓器降噪的措施和方法有著重要的意義。

變壓器噪音產(chǎn)生原因

電力變壓器內(nèi)的鐵芯磁滯伸縮變形和繞組、油箱及磁屏蔽內(nèi)的電磁力是引發(fā)變壓器可聽噪音產(chǎn)生的主要原因。而其電力變壓器噪聲的關(guān)鍵成分是變壓器在電磁感應(yīng)中，磁場通過建立閉合回路的磁通而引誘發(fā)鐵芯硅鋼疊片沿縱向振動所產(chǎn)生的噪聲。其振動幅值與負(fù)載電流關(guān)系不大，而是與鐵芯材質(zhì)的磁性能以及鐵芯疊片中的磁通密度有關(guān)。

由此可見，電力變壓器噪聲主要由鐵芯、繞組、冷卻器三個聲源產(chǎn)生。鐵芯產(chǎn)生噪聲的主要原因是變壓器內(nèi)的硅鋼片在通電情況下，受到電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換中的交變磁場作用，產(chǎn)生極其微小的伸縮即磁滯伸縮，硅鋼片隨勵磁頻率的變化產(chǎn)生的磁滯伸縮形成鐵芯的周期性振動。繞組產(chǎn)生噪聲的原因是繞阻受到流經(jīng)其內(nèi)部電流而產(chǎn)生的電磁力和漏磁場的共同作用使構(gòu)件產(chǎn)生振動。冷卻器產(chǎn)生的噪音是風(fēng)扇工作中自身工作運行聲音和其產(chǎn)生振動。

噪音傳播

噪音分為低頻噪音和高頻噪音，低頻噪音與高頻噪音因頻率的不同，其傳播后產(chǎn)生的物理性質(zhì)、效果也大不相同。高頻噪音隨著長距離傳播或傳播過程中有障礙物阻擋，其能量能夠迅速的衰減，如高頻噪音聲源點，向周圍擴(kuò)散傳播時，每傳播10m的距離就能下降6分貝。而低頻噪音因其聲波波長較長，其傳播過程中能量衰減得很慢，能輕易穿越障礙物并受障礙物阻擋的影響小，至此，低頻噪音在長距離傳播和穿越構(gòu)筑物、墻壁等方面能夠被人體所感知。因變壓器振動所產(chǎn)生的噪聲和冷卻器工作所產(chǎn)生的一般的噪聲都與低頻噪音有著共同的性質(zhì)。配電變壓器的低頻噪聲可以通過地基、樓房的主體構(gòu)架和墻體傳播和輻射，而居民小區(qū)住戶房間受到配電變壓器發(fā)出的低頻噪聲影響時，即使住戶關(guān)閉了門窗也不會使房間的噪音有較大的降低，而被人體所感知。

住宅小區(qū)配電變壓器噪音的危害

住宅小區(qū)配電變壓器產(chǎn)生的低頻噪聲會對周圍居民住戶產(chǎn)生長期的慢性傷害，如：容易使人心煩氣躁、容易使人發(fā)怒，甚至情緒緊張、血壓升高、心跳加快，長期在此生活環(huán)境中，有可能造成神經(jīng)衰弱、失眠多夢等多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病，由于配電變壓器所產(chǎn)生的低頻噪聲可以通過地基、樓房的主體構(gòu)架和墻體傳播和輻射，所以很容易引起周圍居民的感知和共鳴。一般來說，人對低頻噪聲的忍耐程度也相對較低，一般人能接受的低頻噪聲在30～35分貝之間，超過35分貝以上，人們就會有明顯的心慌氣短、煩躁不安等不舒服的感覺。

配電站變壓器降噪探索

主動降噪

綜上所述，電力變壓器的噪聲主要是由于其主體構(gòu)建的鐵芯、繞組、結(jié)構(gòu)件及風(fēng)冷裝置等各部件相互共同作用而產(chǎn)生的振動聲源總和。因變壓器本體是其鐵芯、繞組、結(jié)構(gòu)件統(tǒng)稱，所以又可以“等價”為：變壓器噪聲的主要“貢獻(xiàn)源”為變壓器本體的振動和風(fēng)冷裝置的振動共同作用的“疊加”。

降噪方法：（1）在材質(zhì)和結(jié)構(gòu)上，采用優(yōu)質(zhì)硅鋼片、選用先進(jìn)的鐵芯工藝和結(jié)構(gòu)形式，以達(dá)到降低鐵芯中的漏磁通密度、減少或抑制鐵芯因磁通作用而產(chǎn)生的振動噪聲，并配合和相關(guān)消振及減振措施。（2）改善鐵芯共振；緊固鐵芯夾件，適當(dāng)加大夾件對鐵芯的夾緊力，并在夾件的兩側(cè)安裝可調(diào)的限位裝置，能在一定程度上起到減少共振振幅，進(jìn)而降低振動噪音。（3）變壓器安裝減震措施；變壓器的底座與地面連接部分采用低頻復(fù)合減震裝置（俗稱橡皮墊）以減小振動傳遞來振動能量，從而減少噪音。（4）采用低噪音風(fēng)機(jī)；變壓器在設(shè)計、采購時應(yīng)采用自冷式風(fēng)機(jī)。在變壓器本體上安裝風(fēng)機(jī)時，風(fēng)機(jī)與變壓器基礎(chǔ)槽鋼間要有減振措施如墊橡膠墊。同時，建議在風(fēng)機(jī)底部與地平間安裝低頻復(fù)合減震裝置。設(shè)置因變壓器溫度升高而自行切換的風(fēng)機(jī)開關(guān)，及時投切風(fēng)機(jī)電源，減少風(fēng)機(jī)長時間運行而產(chǎn)生的噪聲。（5）油浸式變壓器在投運前，要細(xì)致檢查油箱、油蓋、本體、構(gòu)件螺栓緊固，必要時進(jìn)行加固，不允許變壓器高低壓瓷件樁頭裂紋、間隙，運行后及時檢查變壓器的油位、油色符合運維要求，及時補(bǔ)充變壓器油，防止因變壓器缺油、漏油而造成的變壓器內(nèi)部“空腔”，進(jìn)而給變壓器的安全運行帶來“隱患”，同時增大變壓器運行噪聲。（6）保證變壓器安裝基礎(chǔ)水平符合規(guī)定要求，不出現(xiàn)超過規(guī)范或限額的偏差。

被動降噪

降噪方法：（1）加裝變壓器降噪外殼；降噪板結(jié)構(gòu)主要包括金屬面板層、多孔材料層、多孔環(huán)氧玻璃布板層。因降噪板制作工藝簡單，可塑性強(qiáng)，且能有效降低了變壓器低頻噪聲輻射給周圍環(huán)境的影響，在日常降噪中廣泛使用。（2）配電站內(nèi)吸聲處理；從電影院放映廳墻面吸音效果帶來啟發(fā)，設(shè)計時，就應(yīng)要求住宅建設(shè)方和施工方對墻面進(jìn)行消音處理，采用凹凸拉毛墻面；并將站房通風(fēng)散熱的百葉窗改用消音百葉窗。（3）種植隔離的樹木；在戶外箱變、配電站周圍種植隔音樹木，如冬青樹、夾桃樹、矮竹等。

案例分析

馬鞍山市安源小區(qū)#1箱變

該箱變?yōu)?30KVA美變，離居民房屋不足5m（圖1）。居民投訴噪音擾民嚴(yán)重。經(jīng)現(xiàn)場勘察測試后發(fā)現(xiàn)，變壓器噪音已達(dá)到55分貝，且環(huán)境狹隘、無位置可搬。我們采用在原有變壓器外加裝降噪外殼（圖2），降噪測試效果明顯（表1）。

表1 加裝降噪外殼前后測試結(jié)果

圖1 加裝降噪外殼前

圖2 加裝降噪外殼后

馬鞍山市香樟園配電站

該配電站設(shè)在居民住宅樓下，配電站內(nèi)放置3*1000kVA干變。變壓器及底座槽鋼的共振產(chǎn)生的低頻噪音嚴(yán)重影響周邊居民的日常生活。由于該配電站的特殊性，首先我們進(jìn)行了變壓器更換和緊固各部分連接，效果不大。隨后，通過將變壓器底座與地面加裝低頻復(fù)合減震裝置（圖3、圖4），變壓器連接部分采用軟連接，全面清除變壓器外殼積塵，緊固零部件，效果明顯。配電站外噪音由原來46分貝驟減至28分貝（表2）。

表2 加裝低頻復(fù)合減震裝置前后測試結(jié)果

圖3 加裝低頻復(fù)合減震裝置示意圖

圖4 減震器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)語

變壓器的低頻噪聲產(chǎn)生是復(fù)雜而多變的，其影響的因素很多，這里也僅就一些生產(chǎn)實際中遇到的狀況和采取的措施進(jìn)行了分析與探討。加強(qiáng)這方面的理論研究非常重要，為今后生產(chǎn)出噪音更低和可靠性更高環(huán)保型的產(chǎn)品，提高居民生活質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.083