【技术解析】干式变压器运行噪声的原因及分析
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发表时间：2021-04-21 13:05
一、引言
随着电力工业的快速发展，各种变压器的使用越来越广，其中干式配电变压器的使用尤为显著，因其安全、阻燃、易维护等特点，该产品被大量使用在商品房建筑里，因其铁心裸露在空气中，易带来的问题就是噪音。变压器噪声是变压器运行时的固有特性，国家相关标准对其有严格的声级限值规定，但随着用户环保意识的提高，反映变压器现场噪音偏大的投诉也逐渐增多，并且反映的噪音水平也往往比工厂出厂测试数据偏大不少，本人根据一些现场处理经验，分析有以下原因，以供参考以供互相学习。
二、变压器运行维护的检查
1、 电压问题
原因：电压高，会使变压器过励磁，响声增大且尖锐，直接严重影响变压器的噪音。判断方法：先看看低压输出电压，不能看低压柜上的电压表，该电压表只起指示作用，应该采用较为准确的万用表进行测量。
解决方法：现在城市里的10kV电压普遍偏高，根据低压侧输出电压，这时应该把分接档放在适合档位。在保证低压供电质量的前提下，尽量把高压分接向上调（低压输出电压降低），以此消除变压器的过励磁现象，同时降低变压器的噪音。
2、风机、外壳、其他零部件的共振问题
原因：风机、外壳、其他零部件的共振将会产生噪音，一般会误认为是变压器的噪音。判断方法：1）外壳：用手按一下外壳铝板（或钢板），看噪音是否变化，如发生变化就说明，外壳在共振。2）风机：用干燥的长木棍顶一下每个风机的外壳，看噪音是否变化，如发生变化就说明，风机在共振。3）其他零部件：用干燥的长木棍顶一下变压器每个零部件（如：轮子、风机支架等），看噪音是否变化，如发生变化就说明零部件在共振。
解决方法：1）看外壳铝板（或钢板）是否松动，有可能安装时踩变形，需要紧一下外壳的螺丝，将外壳的铝板固定好，对变形的部分进行校正。2）看风机是否松动，需要紧一下风机的紧固螺栓，在风机和风机支架之间垫一小块胶皮，可以解决风机振动问题。3）如变压器零部件松动，则需要固定。
3、安装的问题
原因：安装不好会加剧变压器振动，放大变压器的噪音。
判断方法：1）变压器基础不牢固或不平整（一个角悬空），或者底板太薄。 2）用槽钢把变压器架起来，会增加噪音。
解决方法：1）由安装单位对原安装方式进行改造。2）变压器小车下面加防震胶垫，可解决部分噪音。
4、安装环境的影响
原因：运行环境影响变压器的噪音，环境不利使变压器噪音增大3dB～7dB。
判断方法：1）变压器室很大又很空旷，没有其他设备，有回音。2）变压器离墙太近，不到1米。变压器放在拐角处，墙面反射噪音与变压器噪音叠加，使噪音增大。3）原先使用油变，换干变以后会影响变压器的噪音。原因是，原油变室比较狭小，又有一个漏油室和一个漏油孔，变压器就像放在一个音箱上。
解决方法：室内可适当加装一些吸音材料。
5、母线桥架振动的问题
原因：由于并排母线有大电流通过，因漏磁场使母线产生振动。母线桥架的振动将严重影响变压器的噪音，使变压器的噪音增大15dB以上，比较难判断，一般用户和安装单位会误认为是变压器的噪音。
判断方法：1）噪音随负荷大小变化而变化。2）用木棍用力顶母线桥架，如果噪音发生变化就认为是母线桥架在共振。3）母线在桥架内振动，用木棍顶没有用。需要打开母线桥架盖板，检查母线是否固定好。解决方法：1）主要是破坏母线桥架共振的条件，紧或者是松吊杆螺丝。 2）打开母线桥架盖板，将母线固定好。3）低压出线采用软连接。 4）请母线桥架的生产厂家来解决。
6、变压器铁芯自身共振
原因：硅钢片接缝处和叠片之间存在因漏磁而产生的电磁吸引力。
判断方法：1）变压器噪音偏大，正常噪音中夹杂着其他噪音。2）变压器噪音成波浪状。 解决方法：1）紧变压器上的螺丝，包括夹件两头螺丝、穿心螺丝、垫块压钉螺丝。2）在变压器小车下面加防震胶垫，可解决部分噪音。
7、变压器线圈自身共振
原因：当绕组中有负载电流通过时，负载电流产生的漏磁引起绕组的振动
判断方法：1）变压器噪音偏大，噪音较为低沉。2）当变压器的负荷达到一定时，开始出现噪音，有时会出现时有时无现象。
解决方法：1）将垫块压钉螺丝全部紧一遍，增加线圈的轴向压紧力。2）将垫块压钉螺丝全部松掉，把出线铜排和零线铜排上的螺栓全部松掉，将低压线圈晃一晃，将高压线圈平移3～5毫米，再将所有的螺栓拧紧。
8、负荷性质的问题
原因：使变压器的电压波形发生畸变（如谐振现象），产生噪音。
判断方法：1）噪音中除变压器本身的噪音之外，还夹杂着“咯咯、咯咯”的噪音。2）在运行过程中，会瞬时出现变压器噪声急剧变大的情况，不久又恢复正常。3）检查负荷中是否带有整流设备及变频设备。
解决方法：用户可考虑加装减小谐波的装置。
9、变压器缺相的问题
原因：变压器不能正常励磁，产生噪音。
解决方法：1）变压器停电，检查电源是否缺一相电；2）检查变压器高压保险丝是否熔断一相；
10、接触不良的问题
原因：一是由于高压柜内接触不良造成。二是刀闸没有合到位
判断方法：变压器发出断断续续不正常的噪音。
解决方法：1）检查高压柜的触头和熔断器以及整个高压回路。2）请高压柜厂家的人来检查。
11、悬浮电位的问题
原因：变压器的夹件槽钢、压钉螺栓、拉板等零部件都喷了蓝色漆，各零部件接触不是很好，在漏磁场的作用下各零部件之间产生悬浮电位放电发出响声。判断方法：悬浮电位放电发出很轻微“吱吱、吱吱”的响声，仔细听才能听见，用户往往误认为是变压器高压或低压在放电。
解决方法：1）这种放电不会对变压器正常运行造成影响 2）可以在停电检修时将接触不好的地方的漆刮掉，让变压器各零部件接触良好。
12、低压线路发生接地或出现短路
当低压线路发生接地或出现短路事故时，变压器就发出轰轰的声音；短路点距离变压器越近声音越明显；如果短路点靠近变压器，变压器将发出声又大又明显。
13、变压器相互比较
一般认为不同厂家的变压器、不同型号的变压器、不同的使用环境，安装不当都会使变压器的噪音都不一样。
14、对干变的认识的问题
原因：有一些用户以前用过油变，对油变的认识比较深，初次接触干式变压器，认为干变的噪音和油变的噪音应该一样，
解决方法：其实油变的噪音也很大，只是里面装满了油，外面在加一层密封的铁壳，声音传不出来。干变的铁芯露在外面，有一点声音就会传出来。噪音是变压器的固有特性，噪音的大小不会影响变压器的质量。
三、从变压器的声音判断故障及解决方法
1、缺相时的响声
当变压器发生缺相时，若第二相不通，送上第二相仍无声，送上第三相时才有响声；如果第三相不通，响声不发生变化，和二相时一样。发生缺相的原因大致有三方面：①电源缺一相电；②变压器高压保险丝熔断一相；③变压器由于运输不慎，加上高压引线较细，造成振动断线(但未接地)。
2、调压分接开关不到位或接触不良
当变压器投入运行时，若分接开关不到位，将发出较大的“啾啾”响声，严重时造成高压熔丝熔断；如果分接开关接触不良，就会产生轻微的“吱吱”火花放电声，一旦负荷加大，就有可能烧坏分接开关的触头。遇到这种情况，要及时停电修理。
3、掉入异物和穿心螺杆松动
当变压器夹紧铁心的穿心螺杆松动，铁心上遗留有螺帽零件或变压器中掉入小金属物件时，变压器将发出“叮叮当当”的敲击声或“呼…呼…”的吹风声以及“吱啦吱啦”的像磁铁吸动小垫片的响声，而变压器的电压、电流和温度却正常。这类情况一般不影响变压器的正常运行，可等到停电时进行处理。
4、变压器高压套管脏污和裂损
当变压器的高压套管脏污，表面釉质脱落或裂损时，会发生表面闪络，听到“嘶嘶”或“哧哧”的响声，晚上可以看到火花。
5、变压器的铁心接地断线
当变压器的铁心接地断线时，变压器将产生“哔剥哔剥”的轻微放电声。
6、内部放电
送电时听到“噼啪噼啦”的清脆击铁声，则是导电引线通过空气对变压器外壳的放电声；如果听到通过液体沉闷的“噼啪”声，则是导体通过变压器油面对外壳的放电声。如属绝缘距离不够，则应停电吊心检查，加强绝缘或增设绝缘隔板。
7、外部线路断线或短路
当线路在导线的连接处或T接处发生断线，在刮风时时接时断，接触时发生弧光或火花，这时变压器就发出像青蛙的“唧哇唧哇”的叫声；当低压线路发生接地或出现短路事故时，变压器就发出“轰轰”的声音；如果短路点较近，变压器将发出像老虎的吼叫声。
8、变压器过负荷
当变压器过负荷严重时，就发出低沉的如重载飞机的“嗡嗡”声。
9、电压过高
当电源电压过高时，会使变压器过励磁，响声增大且尖锐。
10、绕组发生短路
当变压器绕组发生层间或匝间短路而烧坏时，变压器会发出“咕嘟咕嘟”的开水沸腾声。 变压器发生的异常响声因素很多，故障部位也不尽相同，只有不断地积累经验，才能作出准确判断。
四、从变压器外部结构引起的噪音及解决方法
（1）干式变压器一般都带有风机冷却系统，干式变压器的异常噪音，也常常是风机系统的故障所引起的。风机主要有以下三类故障现象：
①风机投入使用时发出“噼里啪啦”金属撞击的声音。这是风机里面有异物，这时需要对异物进行清理。
②风机刚启动时就发出摩擦的声音且持续不断，这是风机本身的质量问题了，必须更换风机，保障风机系统的正常运行。
（2）防护等级为IP20或IP40 的变压器，它带有外壳装置，这外壳也会是变压器噪音的来源，变压器在运行中会产生震动，如果外壳没有固定好，就会引起外壳的震动，从而产生噪音，所以装置外壳时，最好在外壳与地面和外壳与变压器底座之间加胶垫，以减弱震动声的传播。
（3）进入电房后，在变压器的某方向能听到时高时低的“嗡嗡”响声，这是变压器震动产生的声波经过墙壁的反射产生叠加的结果，这种情况比较特殊，跟电房空间和变压器放置位置有关，这时可调整变压器的位置来降低响声，也可以在电房内墙壁适当加装一些吸音材料。
（4）变压器安装位置地板或支架不好会加剧变压器振动，增大变压器的噪音。有些变压器放置的地面不结实，这时你会发现地面会震动，站到旁边会感觉到震动，严重的会看到地面有裂痕，如果是这样就要对变压器的放置位置加固，这样才能降低噪音。
五、从变压器设计控制方法
变压器本身的铁心发出过大的声响，这是变压器最主要的噪音来源，干变铁心所用的材料目前来看主要还是硅钢片，硅钢片型号不同，质量也不同，铁心在导磁过程中会引起硅钢片的磁致伸缩。所谓硅钢片的磁致伸缩就是当铁心励磁时，沿磁力线方向硅钢片的尺寸要增加，而垂直于磁力线方向硅钢片的尺寸要缩小。
当铁心中磁通密度达到一定数值时，每米长度下的硅钢片磁致伸缩的尺寸一般为10 -7 ～10 -5 ｍｍ。磁致伸缩使得铁心随着励磁频率的变化而周期地振动。铁心硅钢片随着励磁的工频电压会发生100次的磁致伸缩。所以减小因硅钢片磁致伸缩而引起的噪声的方法有：
1、使用优质硅钢片。优质硅钢片的含硅量较高，具有较好的磁致伸缩，磁致伸缩通常用ε 表示，它等于励磁时硅钢片片长的变化量与片长的比值：ε ＝ΔＬ／Ｌ。ε 大小取决于励磁时硅钢片中的转动情况，而冷轧取向硅钢片可使97％的硅钢片中的晶粒有最佳方向，故而ε值较小，有利于降低变压器噪声。
2、降低铁心的磁通密度B。实验表明，一般磁通密度Ｂ在1.5~1.8T 范围内，如果铁心中的磁通密度Ｂ降低0.1T，铁心的噪声可降低2~3 个dB（W），不过这样会增加变压器制造成本。
3、改变结构。目前多数用的铁心是叠片式的，搭接部位不好也会增加铁心的噪音，而最新研制的立体型干式变压器改变了传统的平面结构，这种铁心采用三相对称立体式结构，采用卷绕方式没有了搭接，使三相铁心磁路对称，三相电压完全平衡，励磁电流空载损耗显著降低，从而使运行噪声更低。
六、加强变压器在运行中的日常维护
1、加强对变压器日常巡查，一旦发现异常，及时进行检修，保证变压器正常运行。
2、经常观察温控器的温度显示变化，观察三相温度是否平衡，如发现某一相的温度显示异常，变压器的温升不正常，要及时查明原因。
3、加强对变压器定期检查，检查的项目有：
①检查所有紧固连接件是否有松动；
②检查分接档的连接片是否有松动；
③检查风机，温度控制器装置及其它辅助器件能否正常运行；
④检查外壳、铁芯一点接地是否良好的接地；
⑤清洁变压器上的灰尘及赃物；
⑥及时更换老化的胶垫，防止因胶垫老化而引起的噪音。
七、结束语
干式变压器的噪声主要由铁心产生，噪声大产生的原因与产品的铁心原材料、电磁设计、结构设计、产品的运行条件、负载情况、安装环境等因素有关。所以要根据用户对变压器噪声的要求，采用相应的噪声控制措施，能有效地满足关于噪声的技术要求，增加产品的技术含量，提高变压器的设计和制造工艺水平，保证产品使用环境。
从目前来看，SCB11型或NX-1能效型变压器的噪音均可达到要求水平，立体三角卷铁心干式变压器噪声则更低，更加适应社会的发展的需要。
