干式变压器噪声的原因及降低噪声的方法

标题：干式变压器噪声产生的原因及降低噪声的途径1前言近年来，大型干式变压器在住宅和公共场所的使用越来越多，对大型干式变压器和中小型干式变压器的噪声提出了一定的要求。干式变压器的噪声越来越受到人们的重视。如何降低干式变压器的噪声已成为干式变压器制造业迫切需要解决的问题。干式变压器发出的可听噪声是由铁芯的磁致伸缩变形和绕组、油箱和磁屏蔽中的电磁力引起的。过去，人们一直认为由磁场引起的铁心叠片纵向振动产生的噪声是干式变压器噪声的主要成分。振动的幅度与铁芯叠片中的磁通密度和铁芯材料的磁性有关，但与负载电流关系不大。具体来说，干式变压器的噪声源有三个，一个是铁芯，一个是绕组，第三个是冷却器，是空载、负载和冷却系统产生的噪声之和。铁芯产生噪声的原因是构成铁芯的硅钢片在交变磁场的作用下会发生微小的变化，即磁致伸缩，使铁芯随着激励频率的变化而周期性振动。绕组振动的原因是电流在绕组中产生电磁力，漏磁场也会使结构件振动。电磁力(和振幅)与电流的平方成正比，而发出的声功率与振幅的平方成正比。因此，发出的声功率与负载电流有明显的关系。3影响干式变压器噪声的因素3.1影响空载噪声的因素铁芯产生噪声的主要原因是硅钢片的尺寸在交变磁场的作用下会发生微小的变化。由于磁致伸缩的变化周期是电源频率的一半，磁致伸缩引起的干式变压器本体的振动是基于电源频率的两倍，所以硅钢片的振动主要是由铁磁材料的磁致伸缩特性引起的。磁致伸缩率与硅钢片的材料有关。磁致伸缩比越大，噪声越大。磁场强度相同时，材质好的硅钢片磁致伸缩也小，所以噪声也小。磁致伸缩率也与磁场强度有关，磁场越强，越大。磁致伸缩率也与硅钢片表面是否涂漆或退火有关，因为涂层对硅钢片有附着力，可以防止硅钢片变形。在相同磁场强度下退火的硅钢片的磁致伸缩比未退火的硅钢片的磁致伸缩小得多，这是因为通过选择较佳退火工艺可以将磁致伸缩降低数倍。干式变压器空载噪声不仅与自身材料有关，还与接头状况有关。3.2影响空载噪声的其他因素(1)核心结构的影响。噪声与芯柱和轭直径、芯窗高度、芯窗宽度和芯质量有关。芯质量每减少1t，噪声可降低1/3 dB (A)。铁心窗高与铁心直径之比每降低0.1，干式变压器的噪声就会降低2-3 dB。(2)空载噪声的频率取电源频率的两倍作为其基频。铁芯中除了基频磁通外，还有高频磁通，所以空载噪声频率中有两个以上的高频波。当核心油箱的固有频率接近噪声频率时，会出现噪声共振现象，噪声增大。因此，干式变压器铁心和油箱的固有频率应避开一些高频波。(3)为了防止铁心谐振，在设计低噪声干式变压器时，应考虑铁心的固有频率。干式变压器额定频率为50hz时，铁芯的固有频率应避开以下频段：75-125hz，165-235hz，275-325hz，375-425hz。如果固有频率避开谐振频带，则 #p#分页标题#e#

因此，磁密度的降低不应超过标准磁密度的10%。(3)改善和缩小芯缝。铁芯采用多级接头。与两级接头相比，多级接头铁芯空载噪声小，可降低噪声4-5db(a)。这是因为采用多级接头后，接头处的磁通分布更加均匀，气隙中的磁密大大降低，导致接头处磁引力产生的噪声降低。此外，通过减少接头，可以减小振幅，同时可以减小干式变压器的励磁容量和电流，从而可以大幅度降低声功率，降低空载噪声4~5db(a)。(4)防止和减少加工生产过程中机械对硅钢片的影响，否则硅钢片的磁致伸缩会增加，从而增加铁芯的噪声。(5)在铁芯端面涂环氧胶或聚酯胶，可以增加铁芯表面张力的约束，也可以降低磁致伸缩和噪声。4.2在吸收声能和减少振动方面，(1)芯体产生的部分噪音通过箱体底部和基础传递。如果在机体和油箱之间或油箱和基础之间加一个缓冲器，可以通过缓冲器来衰减声音。防振橡胶垫可以放置在铁芯脚和磁屏蔽与罐壁之间，这样当铁芯和磁屏蔽的振动传递到油箱时，刚性连接变为弹性连接，从而达到减振、防共振、降噪的目的。可降低噪音1-2db(a)。(2)在油箱的加强铁中放入隔音材料，可以吸收油箱的部分振动能量，从而达到降低机体噪音的目的，可降低噪音2-3db(a)。4.3增加隔音层降低噪音根据油罐的结构，可分为组合式和高效式两种。组合式：可根据油罐的外部结构制作几块隔声板，钢板内放置吸声材料。吸声材料包括岩棉、玻璃纤维等。隔音壁可以将干式变压器本体发出的部分噪音反射回来；而且当噪音通过隔声墙时，也可以被吸收降低噪音。单块隔音板用螺栓固定在油箱的加强铁上，可降低噪音10-15db。也可以使用高效隔音板，放在两个加强铁之间，用薄弹簧钢板固定。利用框形附加重量调节高效隔音板的振动特性，使其振幅明显低于补强铁，从而有效屏蔽干式变压器本体发出的噪声，降低噪声l0-5db(a)。4.4消声法采用消声法降低噪声。也就是说，在干式变压器lm内部放置几个噪声发声器，使得它们发出的噪声与干式变压器发出的噪声相同

发出的噪声互相抵消。它的原理是先先把干式变压器的噪声信号转变为电信号，然后放大激励噪声发声器，使各噪声发出来的噪声，振幅相等，相位相反，使干式变压器噪声受到破坏性干扰，可降低噪声15db(a)左右。4．5其它方法(1)在设计低空载噪声干式变压器时，尽量采用自冷式，这样可去除风扇和油泵的噪声的叠加。当容量难以满足需要时，为了满足大容量干式变压器的散热，尽量选用低噪声的潜油泵和低转数风扇的冷却器。采用低速风扇，能使自冷干式变压器的容量提高33％，噪声达到69db(a)。根据具体情况，也可采用双速风扇。在负荷较小时开动低速风扇，噪声可相应的降低；在负荷较大时开动高速风扇，能使自冷干式变压器容量提高67％，但此时噪声较大，达到75db(a)。(2)在室内布置干式变压器时，应考虑由噪声在墙面反射时可能导致噪声的增加。该增值是干式变压器表面积与干式变压器室表面积之比的函数，并与墙面和天花板的吸声系数有关。采用矿渣棉或类似的材料对墙面涂覆处理，可增加吸声系数，使噪声明显降低。5结束语以上分析了干式变压器空载噪声产生的原因，概述了降低干式变压器空载噪声的方法，希望本文能对干式变压器设计及工艺人员起到一定的借鉴作用。#p#分页标题#e#