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電力變壓器噪聲問題分析(產生原因/?聽聲辯好壞/解決方法...)
導 讀
變壓器噪聲是由本體結構設計、選型布局、安裝、使用過程中，變壓器本體及冷卻系統(tǒng)產生的不規(guī)則、間歇、連續(xù)或隨機引起的機械噪聲及空氣噪聲總和。變壓器所產生的噪聲廣泛影響住宅小區(qū)、商業(yè)中心、輕站、機場、廠礦、企業(yè)、醫(yī)院、學校等場所。
產生原因
聽聲辯好壞
“嗡嗡”的均勻電磁聲
說明變壓器是正常運行的，電流通過鐵心產生交變磁通，就會發(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。
“吱吱”聲
分為兩種情況：
（1）當分接開關調壓之后，響聲加重，以雙臂電橋測試其直流電阻值，均超過出廠原始數(shù)據的2%，屬接觸不良，系觸頭有污垢而引起的。
處理方法：旋開分接開關的風雨罩，卸下鎖緊螺絲，用搬手把分接開關的軸左右往復旋轉10～15次，即可消除這種現(xiàn)象，修后立即裝配還原?！ ?/p>
（2）終端桿引至跌落式熔斷器的引下線采用裸鋁或裸銅絞線，但張力不夠，再加上瓷瓶扎線松馳所致。在黃昏和黎明時可見小火花發(fā)出“吱吱”聲，這與變壓器內部發(fā)出的“吱吱”聲有明顯區(qū)別。
這是高壓瓷套管引線，通過空氣對變壓器外殼的放電聲，是變壓器油箱上部缺油所致。
“知啦”如磁鐵吸動小墊片的響聲
發(fā)出這類聲響，而變壓器的監(jiān)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的疏忽大意，沒將螺釘或鐵墊上緊或掉入小號鐵質部件，在電磁力作用下所致。
處理方法：待變壓器吊芯檢修時加以排除。
似蛙鳴的“唧哇唧哇”聲
當刮風、時通時斷、接觸時發(fā)生弧光和火花，但聲響不均，時強時弱，系經導線傳遞至變壓器內發(fā)出之聲。可配合電壓表的指示值進行判斷，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)生在高壓架空線路上，如導線與隔離開關的連接、耐張段內的接頭、跌落式熔斷器的接觸點以及丁字形接頭出現(xiàn)斷線、松動，導致氧化、過熱。待故障排除后，才允許投入運行。
微弱的嘶叫聲
在變壓器的容量較小時(100kVA以下)，受個別電器設備的起動電流沖擊，例如，26kW直流弧焊機的起弧，又如22kW250kg空氣錘的驅動等，經導線傳遞至變壓器內而發(fā)出的微弱嘶叫聲。
處理方法：如保護、監(jiān)視裝置，以及其他電器元件無異常預兆，這應屬正?，F(xiàn)象。
“虎嘯”聲
當?shù)蛪壕€路短路時，會導致短路電流突然激增而造成這種“虎嘯”聲。
處理方法：變壓器本體的檢查與測試，從外觀檢查著手，參見“聲響減弱”的處理方法。
“咕嘟咕嘟”像燒開水的沸騰聲
變壓器線圈發(fā)生層間或匝間短路，短路電流驟增，或鐵心產生強熱，導致起火燃燒，致使絕緣物被燒環(huán)，產生噴油，冒煙起火。
處理方法：先斷開低壓負荷開關，使變壓器處于空載狀態(tài)下，然后切斷高壓電源，斷開跌落式熔斷器。解除運行系統(tǒng)，安排吊芯大修。
特殊噪聲
由于負載和周圍環(huán)境溫度的變化，使油枕的油面線發(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，隨著積聚程度加劇，會落到油枕的下部。鐵銹通過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生振動，發(fā)出特殊噪聲。這還會導致變壓器運行油機械雜質增多，使油質惡化。
處理方法：油枕與集泥器的清潔是同時進行的，應根據變壓器的負荷情況，溫升狀況來決定 。使用經驗證明，兩年清潔一次為好。
檢測標準
國家《住宅設計規(guī)范》中規(guī)定：住宅建筑中不宜布置鍋爐、變壓器及其它有噪聲振動源等設備用房。如受條件限制需要布置時，應符合現(xiàn)行的建筑防火、建筑隔聲及相關規(guī)范的規(guī)定。而《民用建筑隔聲設計規(guī)范》規(guī)定：條件許可時，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，須采取可靠的隔振、隔聲措施。
在2008年我國環(huán)境保護部發(fā)布的強制標準《GB 3096-2008 聲環(huán)境質量標準》中規(guī)定聲環(huán)境按區(qū)域的使用功能特點和環(huán)境質量要求，聲環(huán)境功能區(qū)分為以下五種類型：
各類聲環(huán)境功能區(qū)適用表1規(guī)定的環(huán)境噪聲等效聲級限值。
表1 各類聲環(huán)境功能區(qū)環(huán)境噪聲等效聲級限值
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各類聲環(huán)境功能區(qū)夜間突發(fā)噪聲，其最大聲級超過環(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日實施的《GB22337-2008 社會生活環(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(guī)定，其中對結構傳播噪聲的規(guī)定如下：
在社會生活噪聲排放源位于噪聲敏感建筑物內情況下，噪聲通過建筑物結構傳播至噪聲敏感建筑物室內時，噪聲敏感建筑物室內等效聲級不得超過規(guī)定的限值。
對于在噪聲測量期間發(fā)生非穩(wěn)態(tài)噪聲（如電梯噪聲、水泵噪聲）的情況，最大聲級超過限值的幅度不得高于10dB（A）。
除了環(huán)保部的兩個關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(guī)范》中對住宅噪聲和隔聲有如下規(guī)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，須采取有效的隔聲和減振措施。管道井、水泵房、變壓器房、風機房應采取有效的隔聲措施，水泵、變壓器、風機應采取減振措施。
另外，中國城鄉(xiāng)建設環(huán)境保護部發(fā)布的《GBJ 118-1988 民用建筑隔聲設計規(guī)范》中3.1.1條規(guī)定住宅內臥室、書房與起居室的允許噪聲級應該符合規(guī)范的限值。
既然有了這么多的國家標準對變壓器噪聲進行規(guī)范，為什么我們生活周圍還是經常發(fā)生業(yè)主與開發(fā)商間有關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(xiàn)，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(guī)范、不完善的地方，才會引起交房后的變壓器噪聲糾紛。
在英國標準 BS 661(與聲學有關的名詞術語)中，已經用標準定義對噪聲的主觀性進行了強調。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上感到音樂和喧鬧是一種享受，而當人想入睡時，即使同樣的聲音也會感到是一種干擾和煩惱。變壓器噪聲不僅是連續(xù)的，而且絕大部分是屬于中等音頻，對人的聽覺危害是小的，不存在固有的有害性，這意味著變壓器噪聲引起人們的煩惱程度大概與變壓器的視在音量有關，解決這一問題的好的辦法是確定各種型式和規(guī)格的變壓器所發(fā)出的視在響度。
解決方法
運行中變壓器的噪聲通常是指變壓器的本體噪聲和冷卻裝置噪聲合成的噪聲。因此，為了降低變壓器的噪聲，也應從這兩個方面來采取有效的技術措施。目前，國內變壓器噪聲檢測機構有清華大學建筑物理實驗室。
一方面，對變壓器的本體噪聲，可通過減小鐵心的振動和降低噪聲的發(fā)散能力來控制；也可通過減振及隔聲、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(tǒng)的噪聲加以控制，使其噪聲接近或低于本體噪聲水平，也能有效降低變壓器噪聲。
一:降低變壓器本體噪聲
1：選用磁致伸縮ε小的優(yōu)質硅鋼片優(yōu)質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，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)質硅鋼片的磁致伸縮ε較小，產生的振動也相應較小，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變壓器體積和重量的增加，使經濟指標變差，而且會使噪聲發(fā)射的表面積增大，從而導致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(tǒng)的心柱和鐵軛交錯接縫結構中，磁力線在接縫處橫向穿越附近的硅鋼片，會產生渦流和磁飽和，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。實踐證明，當磁密為1.7T時，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，當變壓器鐵心由兩級接縫變?yōu)槿壗涌p時，其噪聲可降低3~6dB(A)。這是因為在兩級接縫中，對應的兩個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，當變壓器鐵心由兩級接縫變?yōu)槿壗涌p時，其噪聲可降低3~6dB(A)。這是因為在兩級接縫中，對應的兩個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，變壓器噪聲最低。在鐵心制造過程中可通過力矩扳手合理控制夾緊力；同時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、合理的加工措施如：采用自動化的橫、豎剪切線，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分別是通過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，阻斷部分振動的傳遞，減小本體噪聲。
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