油浸式电力变压器降噪措施.pdf

交流 D OI ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 9 - 9 4 9 2 2 0 1 5 0 1 0 3 1 油浸式电力变压器降噪措施 李猛 ，谢庆峰 ，龚宜祥 ，彭明聪 ，曹枚根 ，黄松岭 ( 1 常州西电变压器有限责任公司， 江苏常州 2 1 3 0 2 2 ；2 清华大学电 机 系 电力系统国家重点实验室， 北京 1 0 0 0 8 4 ) 摘要：由于变压器噪声污染越来越严重，降低变压器噪声迫在眉睫。从理论上阐述了降低油浸式电力变压器噪声的方法，采用 一 种降低变压器噪声有效的措施一在器身与油箱刚性连接处安装金属橡胶垫，并在变压器振动和噪声试验的基础上验证其效 果 ，为不同类型变压器降噪提供有 益参考 ，并为分析新 的降噪方法提供理论依据。 关键词 ：变压器噪声 ；金属橡胶垫 ；振动和噪声试验 中图分类号： T B 5 3 3 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 9 9 4 9 2 ( 2 0 1 5 ) 0 1 一 叭1 2 0 4 The No i s e Re d uc t i o n M e a s u r e o f Oi l -I m m e r s e d Po we r Tr a n s f o r m e r L I Me n g ，X I E Q i n g - n g ，G O N G Y i x i a n g ，P E N G Mi n g t o n g ，C A O Me i g e n ， HUANG S o n g -l i n g ( 1 C h a n g z h o u Xi d i a n T r a n s f o r me r L i mi t e d L i a b i l i t y C o mp a n y ，C h a n g z h 0 u 21 3 0 2 2，Ch i n a ；2 S t a t e Ke y L a b o r a t o r y o f P o w e r S y s t e m，D e p a r t me n t o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ，T s i n g h u a U n i v e r s i t y ，B e i j i n g 1 0 0 0 8 4 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： Th e n o i s e p o l l u t i o n o f t r a n s f o r me r h a s b e c o me i n c r e a s i n g l y s e r i o u s ， s o r e d u c i n g t r a n s f o rm e r n o i s e i s i mmi n e n t Th i s p a p e r t h e o r e t i c a l l y e l a b o r a t e s t he o i l i mme r s e d p o we r t r a n s f o r me r n o i s e r e du c t i o n me t h o ds ， a d o p t i ng a n e ffe c t i v e me a s u r e o f r e d u c i n g t r a n s f o rme r n o i s e i n s t a l l i n g me t a l r u b b e r o n t h e ri g i d j o i n t o f t h e b o d y a n d t h e o i l t a n k ，a n d v a l i d a t i n g i t s e f f e c t o n t h e b a s i s o f v i b r a t i o n a n d n o i s e t e s t o f t h e t r a n s f o r me r I t p r o v i d e s b e n e f i t r e f e r e n c e f o r no i s e r e d u c t i o n o f d i f f e r e n t t y p e s o f t r a n s f o rm e r a n d wh i c h c o u l d h e l p a n aly z e n e w wa y t o n o i s e r e d u c t i o n Ke y wo r d s ：t r a n s foi me r n o i s e；me t a l r u b b e r ；v i b r a t i o n a n d n o i s e t e s t 0引言 近年来 ，由于城市用电量大幅增长 ，城市用 电负荷密度越来越高，越来越多的变电所建于商 业 区和居民区内，于是变压器噪声问题 就变得十 分突 出。变压器的噪声不但污染环境 ，危 害人类 身体健康，影响设备正常运行，带来了很多社会 效益及经济效益的损失 。因此 ，对变压器噪声更 严格限制已成为一种现实要求，变压器噪声水平 的高低 ，也成为 了衡量变压器生产厂家设计和制 造水平的重要指标。 目前国内外对于变压器降噪理论方面研究很 多，文献 1 3 】 阐述了可能降低变压器噪声的各种 方案 ，但都没有在实践中验证其效果。实践方 面 ，对铁芯工艺改进、绕组压紧力的合理分配 等 收稿 日期 ：2 0 1 40 80 4 也有不同程度 的研究 ，但这些通过控制变压器噪 声源来降低 噪声是有 限的，并且代价较高 。本文 通过对 1 1 0 k V变压器结构分析以及振动和噪声控 制 5 1 积累的经 验 ，从 噪声 的传播路径考虑 ，实际 可行 性 和经 济 性 角 度 出发 ，采 用 器 身 隔 振 措 施 ，即在 变压器 器身 与下油箱 的刚性 连接处 安 装金属橡胶垫。在试验的基础上验证其效果 ， 通过这种方案为今后分析新的降噪方法提供理 论依据 。 金属橡 胶 是一种 多孔 的功能 性结 构 阻尼材 料 ，是 由不锈钢金属丝经过选丝 、烧丝 、拉伸 、 毛坯编织和模压成型、清洗等过程制作而成。因 其宏观上具有类似橡胶的大分子结构和弹性 ，又 是全金属制品，因此称为 “ 金属橡胶” 。 李 猛 等：油浸式电力变压器降噪措施 经验 1 结构减 振降噪思路 综合 国内外有关 资料 ，降低变压器 噪声主要 有三个有效途径【6 _ 1 ，即采用变压器 内部结构 、外 部结构降噪措施及隔音措施。 1 1 内部结构的改进 内部降噪措施主要是降低铁芯的振动及控制 振 动 的传 播 辐射 ，包括 ：( 1 )使 用 高导磁 硅钢 片。降低变压器铁芯 的磁通密度 ；磁通密度每降 低0 1 T ，可使变压器的噪声降低2 3 d B ；( 2 )改 进变压器铁芯的制造工艺 ，选取有利的铁 芯物理 参数 ：( 3 )切断 向外界传播 的途径 ，在器 身与油 箱的接合处加隔振胶垫。 1 2 外部结构的改进 ( 1 )改进变压器油箱的结构 ，如加厚油箱 壁 ，增加油箱加强筋 的数 目；( 2 )把变压器的风 冷却方式改为 自冷却方式 ；( 3 )在变压器油箱 与 基础之 间加缓冲器 ，如 防振胶垫或弹簧 ；( 4 )在 变压器油箱与散热器 、储油柜 、有载开关操作 箱 、气体继电器套路之间 ，低压套管与母 线排或 电缆之间 ，采用弹性连接 ，以减少变压器的共振。 1 3隔音 ( 1 )采用 隔音油箱 ；( 2 )建 隔音墙 ；( 3 )建 隔音室。 结合上述降低变压器噪声措施，采用在器身 与油箱接合处加 隔振胶垫的方 式。将器身与油箱 接合处 由刚性连接变为弹性连接 ，最大限度上减 少振动向箱壁的传递。 2金属橡胶隔振设计 变压器 、电抗器隔振设计u ” 时 ，可将 变压 器 、电抗器简化等效为单质点模型( 图 1 ) ，基础或 楼板加速度与油箱底部加速度之比叫隔振衰减系 数( ) ，用式 ( 1 )表示 ： a r r an = J (1 1 + (2A )2 A = 盖 = 式 ( 1 )中 口 。 为变压器 、电抗器油箱底部的 振动加速度 ； 口 为变压器 、电抗器基础或楼板 的振动加速度；A为油箱振动频率 0 9 与隔振系统 固有频率 之 比； 为隔振系统有效阻尼 比。 本文以1 1 0 k V油浸式电力变压器作为研究对 弹簧 图1 隔振系统分析模型 频率比 图2 隔振衰减系数 r 随频率比A和阻尼 比 的变化关系曲线 象 ，1 1 0 k V变压器激励源基频为 1 0 0 H z ；振源重 量( 器身 ) ：3 7 5吨 ；频率 比 A 5；振动衰减率 R 。 9 8 ，即隔振衰减系数应小于 0 0 2 。 根据以上分析 ，金属橡胶基本性能参数设置 为 ： 单件尺寸规格 ： 1 8 0 0 5 ( m m ) ；厚度 ： 3 5 0 5 ram) ；额定承载力 ：3 5 t + ；额定承载 变形 ：小于2 mm；竖向刚度 ：2 2 3 0 k N m m。 3变压器噪声试验 3 1 试验地点和时间 试验地点选在生产车间内大厅，大厅比较空 旷 ，每个墙壁面上都安装了吸声板 ，如图 3 所 示 。 为了减少工厂生产对 变压器的影 响 ，选择在 晚上 ( 1 6 ： 0 0 2 3 ： 0 0 )进行测试。 露誓 交流 罔3试验内大厅 3 2试验 仪器 试验仪器选型如表 l 所示。 表 1 试验仪器选型表 3 3 声压测点布置 A面声级测点 ：1 #、3 # 、4 #、5 # 、6 # 、8 掸 ； B面声级测点 ：1 1 # 、1 2 # ； C面声级 测点 ：1 5 # 、1 7 # 、1 8 # 、1 9 # 、2 0 # 、 2 2 #； D面声级测点 ：2 5 # 、2 6 # 。 3 4声强测点布置 声强测点记为 Al ，B 2 ，C 3 ，D 4 噪声测点试验现场布置如图6 所示。 台面高度 ：7 0 C I I ；声级 计和声 强计实 际高 度 ：1 3 0( t i n 3 。 5 试验步骤 在变压器器身与下油箱 刚性连接处放置 9个 金属橡胶支座，如图7 所示，在两个定位销之间 的垫板上l一等分的放置。 图4 声压测点布置 图 稚 冈5 声强测点布置图 声强测点 二 图6 噪声测点试验现场 布置 李 猛 等：油浸式电力变压器降噪措施 经验 图7 金属橡胶支座布置图 变压器 噪声试验分为无 任何减振措施和器身 隔振措施 ，两者进行 比较 。本试验测试将 以电力 变 压 器 第1 0部 分 ： 声 级 测 定 G B 厂 r 1 0 9 4 1 0 2 0 0 3 为参考标准 ，进行变压器 1 0 0 空 载 电压噪声测量 ，测量变压器箱壁外 1 m，变压器 1 3 高度的辐射噪声 。 3 6 试验数据以及分析 ( 1 )通 过计算得 到 1 0 0 空载 电压下 1 6 个声 压测点的平均声压级值 ，如表 2 所示。 表 2 平均声压级值 减振措施 评价声压级值 ( d B A ) 无任何减振措施 5 9 o 9 器 身隔振措施 5 8 1 9 减振措施 测点位置 声强级值 ( d B) ( 3 )由以上数据可知，器身隔振措施减小了 变压 器 的辐射 噪声 。由于声强 受环 境 因素影 响 小 ，从声强级值可 以看出 ，器身隔振措施下各个 面的声强级值明显减小，幅度在2 9 d B 之间，B 面声强差值达到9 d B，降噪效果可观。 4结论 本文采用 了器身隔振的降噪措施 ，在变压器 器身与下油箱刚性连接处放置金属橡胶垫。通过 设计合适 的金属橡胶尺寸和竖 向刚度 ，进行 l 1 0 k V变压 器 1 0 0 空载 电压工况下噪声测量 ，变压 器噪声试验验证了器身隔振措施能够降低变压器 箱壁外 的辐射噪声 ，从 传播路径上抑制噪声是一 种有效的方式。 参考 文献 ： l 1 J F o s t e r S L o ，R e i p l i n g e r E C h a r a c t e r i s t i c s a n d c o n t r o l o f t r a n s f o r m e r s o u n d l J J I E E E T r a n s a c t i o n s o n P o w e r A p p a r a t u s a n d S y s t e m s ，1 9 8 1 ，1 0 0 ( 3 ) ：1 0 7 2 1 0 7 7 2 董志刚 变压器的噪声 J 变压器，1 9 9 5 ，1( 3 ) ： 3-3 5 3 王和忠，季小龙 油浸式电力变压器的噪声源及 降噪 对策 J 安徽 电气工程职业技术学院学报，2 0 0 8 ， 1 3 ( 1 ) ：3 7 4 0 4 王和忠 浅谈低噪声变压器的设计与工艺 J 变压 器 ，2 0 0 7 ，4 4 ( 6 ) ：4 6 5 余尤好 ，陈宝志 大型 电力变压 器的噪声分析 与控制 J 变压器，2 0 0 7 ，4 4( 6 ) ：2 3 2 6 6 姜在秀 变压器的噪声与振动控制 M 北京：水 利 电力 出版 社 2 O 0 1 7 李友 山 1 1 0 k V油浸式变压器的噪声控制 J 机电 工程技术 。2 0 0 2 ，3 1( 4 ) ：5 5 5 6 8 刘文娟 浅谈 长 圆形铁芯 油浸式 变压 器的优缺点 J 机电工程技术。2 0 1 4( 3 ) ：7 8 8 0 9 奚晓勤 变压器噪声产生的原 因及降低噪声的措施 J 华东电力，2 0 1 2 ，4( 4 0 ) ：5 - 6 1 0 迟旭 金属橡胶 阻尼 器隔振性 能理论及 实验研 究 D 大庆：东北石油大学，2 0 1 1 1 1 刘文光，三山刚史，孟德民，等 橡胶隔振支座竖向 刚度 简化 计算 法 J 地 震 工程 与 工 程振 动 ， 2 0 0 1 ，2 1 ( 4 ) ：l 1 1 1 6 第一作者简介：李猛，男，1 9 7 4 年生，江苏常州人，大 学本科 ，工程师。研究领域 ：变压器技术。 ( 编辑 ： 向飞) 匿 巫二 三 羹