蔣鵬，姚建華，陳超，侯銳，張?chǎng)H鵬

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江嘉興314000）

一種降低非晶合金干式變壓器噪聲技術(shù)的探索與應(yīng)用

蔣鵬，姚建華，陳超，侯銳，張?chǎng)H鵬

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江嘉興314000）

簡(jiǎn)要介紹非晶合金干式變壓器在配電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用及其噪聲產(chǎn)生的原因，并對(duì)噪聲傳播的方式進(jìn)行分析，對(duì)降低非晶合金變壓器噪聲的方法進(jìn)行了探索，提出通過(guò)減震器和消聲器相結(jié)合的方式來(lái)降低非晶合金變壓器噪聲，實(shí)際應(yīng)用表明噪聲治理效果顯著。

配電網(wǎng)；非晶合金；干式變壓器；噪音；降噪改造

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)步伐加速，由于土地資源的有限性和開(kāi)發(fā)建設(shè)成本等原因，城市建設(shè)以高層住宅居多，配電房一般都建于高層住宅樓的地下室，變壓器噪聲問(wèn)題因而成為居民關(guān)注的焦點(diǎn)。由于非晶合金變壓器的性能超越了各類硅鋼變壓器，兼具了節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性[1]，其顯著特點(diǎn)是空載損耗很低，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和電網(wǎng)節(jié)能降耗的要求，并且具有穩(wěn)定性、安全性和防火性等優(yōu)點(diǎn)，使用成本也較為經(jīng)濟(jì)，在城區(qū)的黨政機(jī)關(guān)、政府辦公大樓、居民密集區(qū)等場(chǎng)所得到了廣泛運(yùn)用；但在實(shí)際應(yīng)用中，非晶合金干式變壓器由于自身振動(dòng)以及與周圍介質(zhì)形成共振，噪聲污染較嚴(yán)重，干式變壓器噪聲引起的投訴也越來(lái)越多，已經(jīng)成為廣泛關(guān)注的社會(huì)問(wèn)題。為此，如何有效降低非晶合金干式變壓器噪聲污染已經(jīng)成為一個(gè)亟待解決的難題。

1 噪聲現(xiàn)狀及分析

非晶合金干式變壓器兼具節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性，在新建小區(qū)中得以推廣和使用。為了節(jié)省地面空間，開(kāi)發(fā)商將配電房設(shè)計(jì)緊挨居民樓或置于地下負(fù)一層，配電房設(shè)計(jì)可分為共墻式和獨(dú)立式配電房，因此干式變壓器的噪聲容易通過(guò)墻體或者過(guò)道傳向居民生活場(chǎng)所，造成噪聲污染。

1.1 環(huán)境噪聲國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

《中華人民共和國(guó)城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了城市五類區(qū)域的環(huán)境噪聲最高限值，其中居住區(qū)屬于Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)的適用區(qū)域，該地區(qū)白天不超過(guò)55 dB，晚上則不超過(guò)45 dB，正常人能接受聲音壓級(jí)為15～45 dB，配電房設(shè)備傳至相鄰房間的噪聲超過(guò)了規(guī)范要求時(shí)，將干擾居民的正常生活作息，因此，干式變壓器投運(yùn)后運(yùn)行過(guò)程中噪聲必須符合上述國(guó)家環(huán)保要求。

1.2 噪聲產(chǎn)生的主要原因及分析

非晶合金干式變壓器產(chǎn)生噪聲的形式很復(fù)雜，主要有以下幾種：

（1）非晶合金干式變壓器的電磁噪聲，屬于機(jī)械性噪聲，主要是變壓器鐵芯、繞組、磁屏蔽等振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。

產(chǎn)生噪聲的主要機(jī)理為：變壓器鐵芯的合金鋼片在周期性交變磁力場(chǎng)作用下發(fā)生磁致伸縮引起振動(dòng)，產(chǎn)生振動(dòng)噪聲。磁致伸縮就是鐵芯在勵(lì)磁時(shí)，沿磁力線方向非晶合金鋼片的尺寸要增加，而垂直與磁力線方向非晶合金鋼片的尺寸要縮小，磁致伸縮使得鐵芯隨著勵(lì)磁頻率的變化之間的磁力吸引而產(chǎn)生，主要出現(xiàn)在鐵芯邊緣和鐵的接縫之間，但是由于非晶材料的特殊性，非晶合金鐵芯不能用夾件過(guò)分壓緊，因此對(duì)非晶合金鐵芯振動(dòng)所受的約束就比較小，振動(dòng)量級(jí)相對(duì)其他材質(zhì)變壓器較大，相應(yīng)由非晶合金鐵芯及線圈振動(dòng)向外輻射的噪聲也更大。另外，通電的干式變壓器內(nèi)，導(dǎo)線、鐵芯在渦流作用下，輻射出來(lái)的噪聲遠(yuǎn)比單一頻率震動(dòng)產(chǎn)生的噪聲復(fù)雜得多。

（2）干式變壓器運(yùn)行時(shí)鐵芯振動(dòng)時(shí)會(huì)通過(guò)基礎(chǔ)以及臨近建筑結(jié)構(gòu)件向周圍傳播，并可能誘發(fā)結(jié)構(gòu)性噪聲[2]；鐵芯的振動(dòng)引起變壓器結(jié)構(gòu)及支撐裝置的振動(dòng)甚至形成共振，引起額外的噪聲輻射，有時(shí)甚至是主要噪聲的根源。

（3）變壓器安裝不平穩(wěn)，運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，從而放大變壓器自身及周邊因素引起的噪聲。變壓器和配電柜邊連接的母線要通過(guò)大電流，漏磁場(chǎng)使母線產(chǎn)生振動(dòng)也引起變壓器母線橋整體振動(dòng)產(chǎn)生噪聲。

1.3 噪聲傳播途徑

室內(nèi)運(yùn)行的干式變壓器振動(dòng)產(chǎn)生噪聲主要通過(guò)3種途徑進(jìn)行傳播：

（1）空氣噪聲。由變壓器及底座等設(shè)備振動(dòng)直接通過(guò)其表面向空氣中直接輻射噪聲，主要以空氣為介質(zhì)進(jìn)行傳播。

（2）一次固體噪聲。由變壓器及底座等設(shè)備振動(dòng)經(jīng)由基座傳至結(jié)構(gòu)，通過(guò)結(jié)構(gòu)表面向外輻射噪聲，為一次固體噪聲。

（3）二次固體噪聲。變壓器及其設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)向周圍輻射空氣噪聲，空氣噪聲的壓力波再次激發(fā)設(shè)備機(jī)構(gòu)、房屋等結(jié)構(gòu)件，使結(jié)構(gòu)件振動(dòng)，再由結(jié)構(gòu)表面向外輻射噪聲，為二次固體噪聲。

通過(guò)對(duì)小區(qū)配電房結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境進(jìn)行了大量調(diào)查研究，非晶合金干式變壓器噪聲向樓內(nèi)用戶傳播途徑有：變壓器振動(dòng)通過(guò)設(shè)備傳播至基礎(chǔ)，再經(jīng)墻體、柱、樓板等結(jié)構(gòu)傳播至居民室內(nèi)，居民室內(nèi)墻面、樓面表面向外輻射一次固體噪聲；配電房空氣聲壓力波直接激發(fā)墻體、樓板等結(jié)構(gòu)振動(dòng)而引起噪聲聲波；配電房?jī)?nèi)空氣聲通過(guò)門窗、排氣通風(fēng)孔、管路及留孔等孔洞衍射，然后通過(guò)門窗等孔縫傳播至居民室內(nèi)。

通過(guò)上述分析，可以將降噪技術(shù)分為主動(dòng)降噪與被動(dòng)降噪。主動(dòng)式的降噪是通過(guò)改變干式變壓器的結(jié)構(gòu)降低干式變壓器的固有噪聲，目前需要由干式變壓器的制造商來(lái)進(jìn)行推動(dòng)，作為運(yùn)行單位無(wú)法實(shí)施。因此，被動(dòng)降噪就成了干式變壓器降噪的重要途徑，即通過(guò)減弱、隔斷上述噪聲的傳播途徑而達(dá)到降噪的效果[3]。

2 降低干式變壓器噪聲主要措施

根據(jù)干式電力變壓器的噪聲傳播途徑不同，噪聲隔斷分為空氣聲隔斷和固體聲隔斷，因此可以利用固體隔斷和空氣隔斷2種方式降低噪聲。

2.1 空氣隔斷干式變壓器噪聲

空氣隔斷消除噪聲通常采用消聲器，消聲器允許氣流通過(guò)而阻止噪聲，是消除空氣動(dòng)力性噪聲的重要措施之一，在通風(fēng)散熱、空調(diào)系統(tǒng)、內(nèi)燃機(jī)排氣孔、空壓機(jī)鼓風(fēng)機(jī)等場(chǎng)所應(yīng)用十分廣泛。

通過(guò)在配電房或箱式變壓器安裝隔聲門，在通風(fēng)百葉窗、配電室安裝通風(fēng)消聲器等方式進(jìn)行空氣隔斷噪聲，從而達(dá)到空氣隔斷噪聲，降低干式變壓器噪聲污染的目的，但僅采用該種方式難以克服因變壓器結(jié)構(gòu)及墻體等共振產(chǎn)生的噪聲。

2.2 固體隔斷干式變壓器噪聲

通過(guò)加裝減震器，并且將變壓器繞組與低壓柜母線進(jìn)行軟連接，可達(dá)到降低變壓器自身振動(dòng)以及對(duì)地面及周圍環(huán)境的振動(dòng)傳導(dǎo)目的。該方式可以降低干式變壓器振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，而且還有利于減少變壓器振動(dòng)播至基礎(chǔ)，再經(jīng)墻體、柱、樓板等結(jié)構(gòu)引起的振動(dòng)，從而降低干式變壓器因振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。

在干式變壓器的下部安裝多個(gè)減振器與地面上設(shè)置的混凝土地基連接、固定安裝在地面上；干式變壓器的繞組與低壓柜的母排連接采用軟連接。干式變壓器的下部安裝有6個(gè)減振器并均布在地面基礎(chǔ)上，減振器在安裝后的各支撐點(diǎn)位于同一水平面高度；另外，在干式變壓器下設(shè)有槽鋼，并將各減振器連接成可增加穩(wěn)定性的小單元，以達(dá)到增加系統(tǒng)整體穩(wěn)定性目的。應(yīng)盡量使每個(gè)減振器的承重均等，由于變壓器前后重量分布不均勻，因此要找準(zhǔn)變壓器重心位置，保證各單元減振器壓縮量基本相同，有利于延長(zhǎng)減震器的使用壽命及增強(qiáng)降噪的效果。

3 實(shí)施效果

通過(guò)加裝減震器并且輔以消聲器結(jié)合的方式，對(duì)嘉興某小區(qū)配電房進(jìn)行非晶合金干式變壓器降噪改造。該小區(qū)14幢樓層高達(dá)33層，配電房位于小區(qū)地下一層，配電房正上方是居民層14幢1單元101室，該配電房?jī)?nèi)共有2臺(tái)非晶合金干式變壓器，由天津某變壓器公司生產(chǎn)，變壓器容量為1 250 kVA，額定電壓為10 kV,變壓器重量為4 070 kg，對(duì)該變壓器在變壓器底座進(jìn)行了加裝減振器的改造。

3.1 改造前配電房噪聲情況

為了對(duì)改造前、后的效果進(jìn)行對(duì)比，選取該小區(qū)14幢1單元101室主臥室及衛(wèi)生間作為測(cè)量點(diǎn)，對(duì)改造前的噪聲進(jìn)行測(cè)量，依據(jù)配電房變壓器發(fā)出不同的諧振頻率測(cè)量出噪聲大小的變化，測(cè)量結(jié)果如表1所示。通過(guò)對(duì)配電房?jī)?nèi)1號(hào)、2號(hào)變壓器底部加速度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表2所示。由表1可知，當(dāng)變壓器的諧振頻率在16～31.5 Hz時(shí)，在臥室和衛(wèi)生測(cè)量到變壓器發(fā)出的噪聲均超過(guò)45 dB，夜晚時(shí)嚴(yán)重超出國(guó)家規(guī)定的相關(guān)要求，嚴(yán)重影響該住戶的生活。

表1 改造前、后主臥及衛(wèi)生間噪聲

3.2 改造后小區(qū)配電房噪聲情況

通過(guò)給變壓器底座增加減震器等措施降低干式變壓器噪聲后，再次對(duì)原測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行噪聲測(cè)量，結(jié)果如表1、表2所示。對(duì)比改造前后的測(cè)量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)相應(yīng)頻率下的噪聲和變壓器底部加速度都有較明顯的降低，降噪措施效果十分明顯。

表2 改造前、后1號(hào)與2號(hào)變壓器底部加速度

4 結(jié)語(yǔ)

目前嘉興市區(qū)已有多個(gè)地下配電房運(yùn)用通過(guò)減震器進(jìn)行物理隔斷并輔以消聲器的方式進(jìn)行了“降噪”改造，結(jié)果證實(shí)該方法對(duì)降低配電房?jī)?nèi)非晶合金干式變壓器引起的噪聲治理效果明顯。

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[5]何文林，邵先軍，趙壽生，等.面向?qū)ο蟮倪\(yùn)行中變壓器抗短路能力評(píng)估方法與應(yīng)用研究[J].浙江電力，2016，35（7）∶1-7.

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（本文編輯：徐晗）

Exploration and Application of a Noise Reduction Technology for Amorphous Alloy Dry-type Transformer

JIANG Peng，YAO Jianhua，CHEN Chao，HOU Rui，ZHANG Kunpeng
（State Grid Jiaxing Power Supply Company，Jiaxing Zhejiang 314000，China）

The paper briefly introduces application of amorphous alloy dry-type transformers in distribution networks and the noise causes；besides，it analyzes the noise transmitting modes and explores noise reduction method for amorphous alloy dry-type transformer.At last，this paper proposes a noise reduction method of using shock absorber and muffle，which turns out to be effective in noise treatment.

distribution network；amorphous alloy；dry-type transformers；noise；noise reduction transformation

10.19585/j.zjdl.201708017

1007-1881（2017）08-0081-03

TM412

B

2017-03-15

蔣鵬（1987），男，工程師，主要從事配電運(yùn)維、配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)等方面的研究工作。