變壓器噪聲問(wèn)題詳細分析

 

摘要干式變壓器噪聲是由本體結構設計、選型布局、安裝、使用過(guò)程中，干式變壓器本體及冷卻系統產(chǎn)生的不規則、間歇、連續或隨機引起的機械噪聲及空氣噪聲總和。干式變壓器所產(chǎn)生的噪聲廣泛影響住宅小區、商業(yè)中心、輕站、機場(chǎng)、廠(chǎng)礦、企業(yè)、醫院、學(xué)校等場(chǎng)所。

 

產(chǎn)生原因具體來(lái)說(shuō)，干式變壓器噪聲共有三個(gè)聲源，一是鐵心，二是繞組，三是冷卻器，即空載、負載和冷卻系統引起噪聲之和。鐵心產(chǎn)生噪聲原因是構成鐵心硅鋼片交變磁場(chǎng)作用下，會(huì )發(fā)生微小變化即磁致伸縮，磁致伸縮使鐵心隨勵磁頻率變化做周期性振動(dòng)，鐵心磁致伸縮變形和繞組、油箱及磁屏蔽內電磁力所引起。繞組產(chǎn)生振動(dòng)原因是電流繞組中產(chǎn)生電磁力，漏磁場(chǎng)也能使結構件產(chǎn)生振動(dòng)。電磁噪聲產(chǎn)生原因是磁場(chǎng)誘發(fā)鐵心疊片沿縱向振動(dòng)產(chǎn)生噪聲，該振動(dòng)幅值與鐵心疊片中磁通密度及鐵心材質(zhì)磁性能有關(guān)，而與負載電流關(guān)系不大。電磁力(和振動(dòng)幅值)與電流平方成正比，而發(fā)射聲功率與振動(dòng)幅值平方成正比。聽(tīng)聲辯好壞戶(hù)外配電干式變壓器在正常運行或出現故障時(shí)會(huì )發(fā)出不同的聲響。如果能通過(guò)判斷干式變壓器內發(fā)出的聲音就能判定干式變壓器的運行情況，這樣省時(shí)又省力，2020-10-25 小編就給大家分享“聽(tīng)聲辯好壞”。正常運行的聲響“嗡嗡”的均勻電磁聲說(shuō)明干式變壓器是正常運行的，電流通過(guò)鐵心產(chǎn)生交變磁通，就會(huì )發(fā)出“嗡嗡”的均勻電磁聲，音響的強弱正比于負荷電流的大小。非正常運行的聲響“吱吱”聲分為兩種情況：（1）當分接開(kāi)關(guān)調壓之后，響聲加重，以雙臂電橋測試其直流電阻值，均超過(guò)出廠(chǎng)原始數據的2%，屬接觸不良，系觸頭有污垢而引起的。處理方法：旋開(kāi)分接開(kāi)關(guān)的風(fēng)雨罩，卸下鎖緊螺絲，用搬手把分接開(kāi)關(guān)的軸左右往復旋轉10～15次，即可消除這種現象，修后立即裝配還原?！　。?）終端桿引至跌落式熔斷器的引下線(xiàn)采用裸鋁或裸銅絞線(xiàn)，但張力不夠，再加上瓷瓶扎線(xiàn)松馳所致。在黃昏和黎明時(shí)可見(jiàn)小火花發(fā)出“吱吱”聲，這與干式變壓器內部發(fā)出的“吱吱”聲有明顯區別。處理方法：利用節假日安排停電檢修，將故障排除。“噼啪”的清脆擊鐵聲這是高壓瓷套管引線(xiàn)，通過(guò)空氣對干式變壓器外殼的放電聲，是干式變壓器油箱上部缺油所致。處理方法：用清潔干燥的漏斗從注油器孔插入油枕里，加入經(jīng)試驗合格的同號干式變壓器油(不能混油使用)，補油量加至油面線(xiàn)溫度+20℃為宜，然后上好注油器。否則，油受熱膨脹會(huì )產(chǎn)生溢油現象。如條件允許，應采用真空注油法以排除線(xiàn)圈中的氣泡。“知啦”如磁鐵吸動(dòng)小墊片的響聲發(fā)出這類(lèi)聲響，而干式變壓器的監視裝置、電壓表、電流表、溫度計的指示值均屬正常。這往往由于新組裝或吊芯檢修時(shí)的疏忽大意，沒(méi)將螺釘或鐵墊上緊或掉入小號鐵質(zhì)部件，在電磁力作用下所致。處理方法：待干式變壓器吊芯檢修時(shí)加以排除。似蛙鳴的“唧哇唧哇”聲當刮風(fēng)、時(shí)通時(shí)斷、接觸時(shí)發(fā)生弧光和火花，但聲響不均，時(shí)強時(shí)弱，系經(jīng)導線(xiàn)傳遞至干式變壓器內發(fā)出之聲?？膳浜想妷罕淼闹甘局颠M(jìn)行判斷，若B相缺電，則電壓大致為：u1-2=230V，u1-3=400V u2-3=230V，u1-0=230V u2-0=0V，u3-0=230V　　處理方法：立即安排停電檢修。一般發(fā)生在高壓架空線(xiàn)路上，如導線(xiàn)與隔離開(kāi)關(guān)的連接、耐張段內的接頭、跌落式熔斷器的接觸點(diǎn)以及丁字形接頭出現斷線(xiàn)、松動(dòng)，導致氧化、過(guò)熱。待故障排除后，才允許投入運行。微弱的嘶叫聲在干式變壓器的容量較小時(shí)(100kVA以下)，受個(gè)別電器設備的起動(dòng)電流沖擊，例如，26kW直流弧焊機的起弧，又如22kW250kg空氣錘的驅動(dòng)等，經(jīng)導線(xiàn)傳遞至干式變壓器內而發(fā)出的微弱嘶叫聲。處理方法：如保護、監視裝置，以及其他電器元件無(wú)異常預兆，這應屬正?，F象。“虎嘯”聲當低壓線(xiàn)路短路時(shí)，會(huì )導致短路電流突然激增而造成這種“虎嘯”聲。處理方法：干式變壓器本體的檢查與測試，從外觀(guān)檢查著(zhù)手，參見(jiàn)“聲響減弱”的處理方法。“咕嘟咕嘟”像燒開(kāi)水的沸騰聲干式變壓器線(xiàn)圈發(fā)生層間或匝間短路，短路電流驟增，或鐵心產(chǎn)生強熱，導致起火燃燒，致使絕緣物被燒環(huán)，產(chǎn)生噴油，冒煙起火。處理方法：先斷開(kāi)低壓負荷開(kāi)關(guān)，使干式變壓器處于空載狀態(tài)下，然后切斷高壓電源，斷開(kāi)跌落式熔斷器。解除運行系統，安排吊芯大修。特殊噪聲由于負載和周?chē)h(huán)境溫度的變化，使油枕的油面線(xiàn)發(fā)生變化，因此，水蒸氣伴隨空氣一并被吸入油枕內，凝成水珠，促使內部氧化生銹，隨著(zhù)積聚程度加劇，會(huì )落到油枕的下部。鐵銹通過(guò)油枕與油蓋的連通管，堆積在部分軛鐵上，從而在電磁力的作用下產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)出特殊噪聲。這還會(huì )導致干式變壓器運行油機械雜質(zhì)增多，使油質(zhì)惡化。處理方法：油枕與集泥器的清潔是同時(shí)進(jìn)行的，應根據干式變壓器的負荷情況，溫升狀況來(lái)決定 。使用經(jīng)驗證明，兩年清潔一次為好。檢測標準《中華人民共和環(huán)境噪聲污染防治法》第61條規定，受到環(huán)境噪聲污染危害的單位和個(gè)人，有權要求加害人排除危害；造成損失的，依法賠償損失。家《住宅設計規范》中規定：住宅建筑中不宜布置鍋爐、干式變壓器及其它有噪聲振動(dòng)源等設備用房。如受條件限制需要布置時(shí)，應符合現行的建筑防火、建筑隔聲及相關(guān)規范的規定。而《民用建筑隔聲設計規范》規定：條件許可時(shí)，易將噪聲源設置在地下，但不宜比鄰主題建筑或設在主體建筑下。如不能避免時(shí)，必須采取可靠的隔振、隔聲措施。在2008年我環(huán)境保護部發(fā)布的強制標準《GB 3096-2008 聲環(huán)境質(zhì)量標準》中規定聲環(huán)境按區域的使用功能特點(diǎn)和環(huán)境質(zhì)量要求，聲環(huán)境功能區分為以下五種類(lèi)型：各類(lèi)聲環(huán)境功能區適用表1規定的環(huán)境噪聲等效聲級限值。表1 各類(lèi)聲環(huán)境功能區環(huán)境噪聲等效聲級限值各類(lèi)聲環(huán)境功能區夜間突發(fā)噪聲，其較大聲級超過(guò)環(huán)境噪聲限值的幅度不得高于15dB（A）。另外，環(huán)保部于2008年10月1日實(shí)施的《GB22337-2008 社會(huì )生活環(huán)境噪聲排放標準》中對室內噪聲排放限值做了更嚴格的規定，其中對結構傳播噪聲的規定如下：在社會(huì )生活噪聲排放源位于噪聲敏感建筑物內情況下，噪聲通過(guò)建筑物結構傳播至噪聲敏感建筑物室內時(shí)，噪聲敏感建筑物室內等效聲級不得超過(guò)規定的限值。對于在噪聲測量期間發(fā)生非穩態(tài)噪聲（如電梯噪聲、水泵噪聲）的情況，較大聲級超過(guò)限值的幅度不得高于10dB（A）。除了環(huán)保部的兩個(gè)關(guān)于噪聲排放的標準外，建設部2006年3月1日施行的強制標準《GB 50368-2005住宅建筑規范》中對住宅噪聲和隔聲有如下規定：住宅應在平面布置和建筑構造上采取防噪聲措施。臥室、起居室在關(guān)窗狀態(tài)下的白天允許噪聲級為50dB(A聲級)，夜間允許噪聲級為40dB(A聲級)。電梯不應與臥室、起居室緊鄰布置。受條件限制需要緊鄰布置時(shí)，必須采取有效的隔聲和減振措施。管道井、水泵房、干式變壓器房、風(fēng)機房應采取有效的隔聲措施，水泵、干式變壓器、風(fēng)機應采取減振措施。另外，中城鄉建設環(huán)境保護部發(fā)布的《GBJ 118-1988 民用建筑隔聲設計規范》中3.1.1條規定住宅內臥室、書(shū)房與起居室的允許噪聲級應該符合規范的限值。既然有了這么多的家標準對干式變壓器噪聲進(jìn)行規范，為什么我們生活周?chē)€是經(jīng)常發(fā)生業(yè)主與開(kāi)發(fā)商間有關(guān)干式變壓器噪聲糾紛的事情呢？其中很大一部分原因應該歸結于建筑驗收的不完善。我們可以從建筑驗收備案里面發(fā)現，很多建筑的驗收證明驗收的只是施工部分，一些驗收證明的備注里面明確說(shuō)明供水供電不在驗收之列。正是因為建筑施工和驗收中存在某些不規范、不完善的地方，才會(huì )引起交房后的干式變壓器噪聲糾紛。在英標準 BS 661(與聲學(xué)有關(guān)的名詞術(shù)語(yǔ))中，已經(jīng)用標準定義對噪聲的主觀(guān)性進(jìn)行了強調。即對于噪聲的接收者而言，噪聲是令人生厭的。因此，可以容易理解為什么人們在舞會(huì )上感到音樂(lè )和喧鬧是一種享受，而當人想入睡時(shí)，即使同樣的聲音也會(huì )感到是一種干擾和煩惱。干式變壓器噪聲不僅是連續的，而且絕大部分是屬于中等音頻，對人的聽(tīng)覺(jué)危害是較小的，不存在固有的有害性，這意味著(zhù)干式變壓器噪聲引起人們的煩惱程度大概與干式變壓器的視在音量有關(guān)，解決這一問(wèn)題的較好辦法是確定各種型式和規格的干式變壓器所發(fā)出的視在響度。解決方法運行中干式變壓器的噪聲通常是指干式變壓器的本體噪聲和冷卻裝置噪聲合成的噪聲。因此，為了降低干式變壓器的噪聲，也應從這兩個(gè)方面來(lái)采取有效的技術(shù)措施。目前，內干式變壓器噪聲檢測機構有清華大學(xué)建筑物理實(shí)驗室。一方面，對干式變壓器的本體噪聲，可通過(guò)減小鐵心的振動(dòng)和降低噪聲的發(fā)散能力來(lái)控制；也可通過(guò)減振及隔聲、吸聲等措施，使噪聲在傳播途徑中得以衰減。另一方面，對冷卻系統的噪聲加以控制，使其噪聲接近或低于本體噪聲水平，也能有效降低干式變壓器噪聲。一:降低干式變壓器本體噪聲鐵心采取的技術(shù)措施1：選用磁致伸縮ε小的優(yōu)質(zhì)硅鋼片優(yōu)質(zhì)硅鋼片提高了結晶方位的完整度，特殊涂層增加了其抗張力，從而降低了其磁致伸縮ε。在磁通密度為1.5T時(shí)，高晶粒取向硅鋼片的磁致伸縮ε只有一般硅鋼片的60%。因此，在相同磁密下，優(yōu)質(zhì)硅鋼片的磁致伸縮ε較小，產(chǎn)生的振動(dòng)也相應較小，噪聲可降低2~4dB(A)。2：降低鐵心的磁通密度B 鐵心的額定工作磁密B通常取決于噪聲及空載損耗的要求值。試驗結果表明，額定磁密B在1.5~1.8T范圍內，磁密每降低0.1T，鐵心的噪聲可降低2~3dB(A)。磁密變化引起的噪聲變化量ΔLpa可由以下公式確定：式中：B1、B2——分別為變化前后的工作磁密 （T）GFe2、GFe1——對應B1、B2的鐵心重量 （kg）應注意的是，磁密的降低不僅導致干式變壓器體積和重量的增加，使經(jīng)濟指標變差，而且會(huì )使噪聲發(fā)射的表面積增大，從而導致干式變壓器的聲功率級增大。3：采用全斜交錯接縫的鐵心結構在傳統的心柱和鐵軛交錯接縫結構中，磁力線(xiàn)在接縫處橫向穿越附近的硅鋼片，會(huì )產(chǎn)生渦流和磁飽和，導致噪聲和空載損耗增大。而采用全斜交錯接縫，保證了心柱和鐵軛搭接，減小了磁通畸變，保證了鐵心整體機械強度。實(shí)踐證明，當磁密為1.7T時(shí)，鐵心采用全斜交錯接縫噪聲能降低3~5dB(A)。4：增加鐵心接縫有試驗表明，當干式變壓器鐵心由兩級接縫變?yōu)槿壗涌p時(shí)，其噪聲可降低3~6dB(A)。這是因為在兩級接縫中，對應的兩個(gè)接縫間隙只跨越一層疊片，而三級接縫則跨越兩層疊片，通過(guò)每層跨接疊片末端處的磁密降低，故而導致噪聲降低。5：增加鐵心接縫有試驗表明，當干式變壓器鐵心由兩級接縫變?yōu)槿壗涌p時(shí)，其噪聲可降低3~6dB(A)。這是因為在兩級接縫中，對應的兩個(gè)接縫間隙只跨越一層疊片，而三級接縫則跨越兩層疊片，通過(guò)每層跨接疊片末端處的磁密降低，故而導致噪聲降低。6：控制鐵心夾緊力有資料表明，當鐵心夾緊力在壓強為0.08~0.12Mpa時(shí)，干式變壓器噪聲較低。在鐵心制造過(guò)程中可通過(guò)力矩扳手合理控制夾緊力；同時(shí)也可在心柱級間放置絕緣棒，使心柱綁扎受力均勻，防止因鐵心受力不均勻而導致磁致伸縮ε增大。使用以上措施，能降低本體噪聲3~6dB(A)。7：采用先進(jìn)的加工工藝磁致伸縮ε對應力極為敏感。在相同磁密條件下，有較大應力的硅鋼片與應力較小的硅鋼片相比，ε隨應力的增加而急劇增大。因此，采用先進(jìn)、合理的加工措施如：采用自動(dòng)化的橫、豎剪切線(xiàn)，控制硅鋼片堆放高度，不疊上鐵軛，對油道和夾件絕緣等使用的紙板進(jìn)行預壓密化處理等措施都可減少硅鋼片的應力增加，從而降低干式變壓器噪聲。8：在鐵心墊腳與箱底之間放置減振橡膠如前所述，鐵心的磁致伸縮振動(dòng)分別是通過(guò)墊腳和絕緣油這兩條途徑傳給油箱的。在鐵心墊腳與箱底之間放置減振橡膠，能使器身與油箱間的剛性接觸變?yōu)閺椥越佑|。從而，阻斷部分振動(dòng)的傳遞，減小本體噪聲。油箱采取的技術(shù)措施

 

1：增加箱壁強度，減小箱壁振幅 為減小箱壁振幅，必須增加油箱整體的剛性。為此，可適當增加箱壁厚度或合理布置加強筋，控制筋間距。同時(shí)，輔以合理的焊接工藝，減小箱壁焊接變形，減少制造過(guò)程中的殘留應力。這樣，就能提高箱壁強度，減小箱壁振幅，降低噪聲。2：增加油箱阻尼 可在油箱內壁設置橡膠板。對有磁屏蔽的干式變壓器，可將橡膠板放置在箱壁與磁屏蔽之間。在加強筋間焊接普通工業(yè)鋼板網(wǎng)，網(wǎng)上涂刷2-3mm厚的阻尼材料，這樣既不影響箱壁散熱，又減小了箱壁的振動(dòng)，降低了噪聲。3：在油箱底部與基礎間設置減振器 在油箱底部與基礎間設置減振器，避免箱底與基礎間的剛性連接，使振動(dòng)通過(guò)減振器發(fā)生衰減，以達到降低噪聲的目的。通常采用的是橡膠減振器和彈簧膠減振器。二：加隔聲層降低噪聲油箱結構，分為組合式與高效式兩種。組合式為：可油箱外部結構情況將隔音板做成若干件，鋼板內放吸音材料。吸音材料有：巖棉、玻璃纖維等。隔音壁能把干式變壓器本體發(fā)射部分噪聲反射回去；當噪聲穿過(guò)隔聲壁時(shí)，也能被吸收一些，起到降低噪聲作用。

 

單件隔音板用螺栓分別固定油箱加強鐵上，采用這種隔音板可降低噪聲10-15dB(A)。也可采用高效隔音板，放兩個(gè)加強鐵之間，薄彈簧鋼板固定?？蛐胃郊又匚镎{整高效隔音板振動(dòng)特性，使它振幅明顯低于加強鐵振幅，有效屏蔽住干式變壓器本體發(fā)出噪聲，可降低噪聲5-10dB(A)。三：有源抵銷(xiāo)消聲法采用消聲法降低噪聲。即干式變壓器lm以?xún)确胖萌舾蓚€(gè)噪聲發(fā)聲器，使它們發(fā)出噪聲與干式變壓器發(fā)出噪聲互相抵消。它原理是先先把干式變壓器噪聲信號轉變?yōu)殡娦盘?，然后放大激勵噪聲發(fā)聲器，使各噪聲發(fā)出來(lái)噪聲，振幅相等，相位相反，使干式變壓器噪聲受到破壞性干擾，可降低噪聲15dB(A)左右。四：降低冷卻系統噪聲選用低噪聲的冷卻裝置在冷卻裝置的選用過(guò)程中，應選用低噪聲的冷卻裝置。用多臺流量適中的新型低噪聲風(fēng)扇替代大流量高噪聲風(fēng)扇具有以下優(yōu)點(diǎn)：較好，風(fēng)扇布置均勻，能提供均勻冷卻；第二，一組風(fēng)扇出現故障，其余風(fēng)扇仍能正常運行，提高了冷卻系統的可靠性；第三，在總的冷卻風(fēng)量不變的前提下，其電機功率僅為大流量風(fēng)扇的70%~75%，噪聲降低了2~3dB(A)。

 

采用減振裝置 干式變壓器本體的噪聲通過(guò)箱壁和油引起冷卻裝置的振動(dòng)，采用以下措施能有效控制其振動(dòng)。較好，在油箱與散熱器之間采用防振頭。防振頭可由耐腐蝕的防振橡膠或不銹鋼制作。試驗結果表明，防振頭通常能使自冷片式散熱器的振動(dòng)噪聲降低5~8dB(A)。第二，對于側吹或底吹片式散熱器冷卻方式，為避免風(fēng)扇加劇冷卻系統的振動(dòng)，風(fēng)扇支架不能直接固定在散熱器上，而應固定在箱壁上，并應設置減振橡膠墊。第三，冷卻系統和本體分別安裝的干式變壓器，風(fēng)扇應固定在專(zhuān)用基礎上。五：其它方法設計低空載噪聲干式變壓器時(shí)，盡量采用自冷式，這樣可去除風(fēng)扇和油泵噪聲疊加。當容量難以滿(mǎn)足需要時(shí)，滿(mǎn)足大容量干式變壓器散熱，盡量選用低噪聲潛油泵和低轉數風(fēng)扇冷卻器。采用低速風(fēng)扇，能使自冷干式變壓器容量提高33%，噪聲達到69dB(A)。具體情況，也可采用雙速風(fēng)扇。負荷較小時(shí)開(kāi)動(dòng)低速風(fēng)扇，噪聲可相應降低；負荷較大時(shí)開(kāi)動(dòng)高速風(fēng)扇，能使自冷干式變壓器容量提高67%，但此時(shí)噪聲較大，達到75dB(A)。

 

室內布置干式變壓器時(shí)，應考慮由噪聲墻面反射時(shí)可能導致噪聲增加。該增值是干式變壓器表面積與干式變壓器室表面積之比函數，并與墻面和天花板吸聲系數有關(guān)。采用礦渣棉或類(lèi)似材料對墻面涂覆處理，可增加吸聲系數，使噪聲明顯降低。

 

 

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