王春龙 王春雨 张刚
东丰县供电中心 吉林省 东丰县 136300
摘要：随着社会经济发展、城市化进程加快，以及电网等级不断提高，人们越来越关注输变电设备运行中产生的噪声对生活的影响，因变电站运行噪声而引发的环保问题时有发生。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对配电变压器噪声与振动控制分析提出了一些建议，仅供参考。
关键词：配电；变压器；噪声与振动；控制分析
引言
随着城镇化水平的不断提高以及电力需求的快速增长，城市小区内的配电房也随之增加。被广泛应用于室内供配电场所的干式变压器在运行时存在着振动以及噪音的问题，对附近居民的日常生活产生干扰，并由此引发住宅小区内越来越多的居民投诉与纠纷问题。为防止噪声扰民，减少居民投诉，供电局对变压器噪声问题进行治理，经过现场勘察、测试，对变压器噪声和振动的传播路径进行分析，通过在变压器下方安装减振底座以及涂覆高分子水性减振阻尼涂料等措施，控制其噪声的产生及传播，从而消除了噪声干扰，达到了预期效果。
1铁心电磁振动仿真分析
仿真模拟对象为某型号干式变压器铁心，铁心结构形式为三相三柱式，每一相的初级绕组线圈和次级绕组线圈均安装在同一根心柱上。首先建立铁心的三维几何模型，如果在仿真中考虑到每一片硅钢片则导致计算量过大，因此忽略每一级的叠片形式，保留铁心各级的尺寸，将铁心的几何模型按照实际情况划分为5个部分，包括2个铁心铁轭、1个铁心心柱以及2个铁心边柱。仿真中只添加了初级线圈绕组，忽略次级线圈及其他夹件、底脚、绝缘材料等细节性的因素。在COMSOL软件中采用四面体网格的方式对铁心几何模型进行划分，为了保证较为精确的计算结果，将最大网格的边长设置为50mm。
2振动机理及特性
2.1震动机理
电网运行时，不可避免地会有变化的电流。当这种电流通过变压器绕组时，会导致形成变化的磁场。从变压器铁心铁磁材料分析，材料的主要成分是非线性材料。使用这种材料时，硅钢片的磁感应强度的变化由于漏磁场变化的影响而有一定的滞后，会导致铁芯的磁致伸缩。磁致伸缩的变化周期主要是电源电流周期的一半。在磁致伸缩的影响下，铁芯振动的基频是电源频率的两倍。导致变压器振动的因素很多，导致硅钢片振动的主要因素是铁芯的磁致伸缩和硅钢片中的涡流。在当今社会，铁芯柱和磁轭的生产主要是半干无纬玻璃带。这种生产模式的应用将在硅钢片的接头和叠片之间的涡流中引起轻微的振动问题。但当铁芯被充分压缩，硅钢片有极小的裂纹时，磁致伸缩中只会存在铁芯的振动因素。
2.2振动特性
基于变压器结构和运行状态的等效电路，建立了不同于传统模型的变压器场路耦合有限元计算模型。以三维内磁场和外电路的应用为机制，积极开展耦合分析。通过计算，得到变压器绕组和铁芯内部的磁场分布，选择绕组的轴向磁通密度。根据相应的计算结果可知:首先，变压器运行时，铁芯的主磁通大于绕组的漏磁通，因此在诊断变压器故障时，需要优先考虑铁芯的振动信号。其次，0.286T是铁芯三相支路中中间支路的最大磁通密度，通过两侧支路的磁力线汇聚在中间支路上。在此基础上，可以保证闭合磁路的有效形成，从而可以明确变压器的运行过程。往往是铁芯中腿变形最严重。在铁芯故障诊断过程中，需要重点对中间铁芯柱进行判断。
3变压器噪声机理分析
3.1铁心振动
引起干式变压器噪音的一个重要因素是绕组铁心振动。
其中铁心振动和噪声的两个主要来源为：（1）交变磁场中硅钢片的非线性特性会引起磁致伸缩；（2）在电流激励的情况下，铁心硅钢片叠片之间缝隙处的漏磁会对导体产生电磁力，从而引起振动。
3.2绕组振动
绕组周围空间中会随着变压器绕组通过交变电流而产生磁场，其中包含沿着铁心闭合的主磁通以及漏磁通，进而产生了漏磁场。在此漏磁场中的绕组之间以及导线之间会受到电场力的作用而产生振动。绕组振动是造成变压器负载运行振动的主要来源。此外，铁心振动和绕组振动发出的声音频率不同，铁心的振动较为尖锐，大多为高频振动；绕组的振动则较为沉闷，属于低频振动。当负载电流流入变压器绕组时，会在周围产生相应的漏磁场。因此绕组内部会产生电磁力（即洛伦兹力）。
4噪声控制措施
4.1更换变压器
从源头降低噪声是最有效和最经济的方法。由于主变压器为老旧的风冷变压器，结合改造计划更换主变压器，可大幅度降低声源本体噪声。降低变压器本体噪声的措施有:①为减小磁致伸缩引起的振动，铁心可采用高导磁硅钢片材料，提高硅钢片的叠装质量，优化铁心和引线的夹持结构，在铁心表面涂环氧漆或聚酯胶，加固油箱和附件等措施;②设计时采用低铁心磁密，合理设计绕组分布减小漏磁面积，避开铁心自振频带，在铁心和油箱间加装耐油隔振垫，增加油箱箱壁厚度或采用双层隔声油箱等;③对于非自冷变压器，还应控制冷却系统的噪声，如选用大流量低扬程的油泵，选用通风流量大、风压小的低速风机或带降噪措施的风机等。
4.2涂覆减振阻尼涂料
水性阻尼涂料是当前用于控制振动与噪声的重要材料，以其卓越的附着力和减振降噪性能及能够将振动能部分转变为热能耗散掉的特性而受到了广泛的关注。该涂料在制备过程中，可以根据具体应用场景的要求，加入具有特定功能的高分子材料，使阻尼涂料对涂覆环境具有较好的适应性。在变压器上涂敷该涂料时，要求其具有较好的导热性能，使涂覆的阻尼涂料不妨碍变压器及配电房散热，与此同时，考虑到配电房温度一般较高，该涂料应该具有较宽的适用温域。通过将水性隔音阻尼涂料涂覆于变压器保护罩表面以及配电房墙壁，可以有效地削弱噪声的传播。
4.3OMP算法降噪
每种类型的局部放电信号都有其标志性的波形特征，可以在过完备原子库中找到某种原子，其结构特征与放电信号的波形特征有一定的相关性。由于初始采集到的放电信号中一定会有噪声干扰，这种干扰波形是不具备任何结构特性的，初始采集信号无法与特定的原子结构特征呈相关性。因此，可以利用这一特性，使用特定原子库过滤初始采集信号，有效剔除干扰噪声。本
结束语
为控制变压器运行所引起结构噪声的传播，本次施工在变压器下方加装减振底座，并在减振底座表面涂覆高分子水性减振阻尼涂料，同时在变压器保护罩上涂覆高分子水性减振阻尼涂料，该方法有效降低了配电房的噪声强度，消除了上层居民室内的低频噪声，总体上达到了理想效果。
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