基于无纬半导体绑带的变压器降噪方案研究

基于无纬半导体绑带的变压器降噪方案研究

刘玄张明

(国网四川省电力公司宜宾供电公司四川宜宾644007)

摘要：变压器运行时，其本体和冷却装置会产生均匀的振动，发出一种连续的噪声，是电力行业噪音污染问题，逐步成为当前人们普遍关注的热点问题。本文从电力变压器噪音入手，对电力变压器噪音的产生原因展开深入分析，然后在此基础上对电力变压器降噪关键技术的国内外研究现状进行了相应阐述，最后提出了基于无纬半导体绑带的电力变压器减振降噪技术的设计方案。

关键字：电力变压器;噪声;振动;降噪

伴随着西电东送、南北互供、跨区域联网等重大工程的建设，包括变压器在内的输配电设备行业快速发展。变压器作为现代电力网络建设的主要设备，其产能过剩、价格走低等问题也成为输变电设备行业普遍面临的问题。国内变压器行业目前面临的首要问题是加大新技术研发和市场开拓，在国家产业政策和“节能降耗”的推动下，电力变压器正在以节能、环保、低噪音、智能一体化等优势成为未来市场的主要发展趋势。

本文从电力变压器噪音入手，对电力变压器噪音的产生原因展开深入分析，然后在此基础上对电力变压器降噪关键技术的国内外研究现状进行了相应阐述，最后提出了基于无纬半导体绑带的电力变压器减振降噪技术的设计方案。

1电力变压器噪声产生原因分析

电力变压器结构主要由铁心、绕组和油箱体构成。变压器工作时会引起一定规律的振动并发出噪声，在变压器工作异常时，环境振动和其发出的噪声均会发生变化。随着我国城市化进程的加快,电力负荷不断攀升,提供城市电力设施建设的用地越来越少，更多的户内变电站和配电房只能被迫建在商住楼内。而变压器等电器设备在运行过程中所产生的振动如果不能加以有效的控制，必然会通过结构传声的形式向外传递，影响附近人们的正常生活或工作。目前该类环保投诉与纠纷时有发生，影响了社会和谐与稳定。因此，变电站（配电房）噪声对其周边居民的实际影响及其控制措施备受关注。

我国国家环境保护部门在1997年颁布实行了《中华人民共和国环境噪声污染防治法》,之后又针对于国内的工程建设颁布了《工业企业厂界环境噪声排放标准》GB12348-2008与《声环境质量标准》GB3096-2008。规范标准的制订与更新,对于电力设施在噪声与振动控制方面提出了更具体更严格的要求。从我国目前的电气设备状况和电力生产形势来看，实现变压器的隔振降噪，是供电部门解决配电房噪声扰民问题的有效手段之一，有利于减少环保投诉和纠纷，能够产生巨大的经济效益和良好的社会效益。在变压器的健康监控方面可以通过监测变电站内的振动加速度值和噪声值对变压器的工作健康状况进行实时监测。同时，变压器对工作环境的温湿度也有着严格要求，合适的温湿度不仅是变压器和相关配件稳定运行的前提，也能够提高设备的性能，延长设备生命周期，因此，在监控振动和噪声的同时，还有必要对变压器周围环境的温湿度进行实时监控。

2电力变压器降噪技术现状分析

国外在变压器减振降噪领域的研究处于领先地位，尤其是英、美、德三国已经做了不少基础性的工作。国内关于变压器减振降噪的研究起步较晚，上世纪80年代前后，国内变压器制造厂商陆续开始对其进行实验研究，并开展了“变压器噪声机理”、“声辐射场计算”等专题研究。通过引进、消化、吸收、自主创新，近几十年来我国在变压器设计水平、工艺水平方面有了较大提高，特别是在变压器的损耗及声级水平这些世界性课题的研究上取得了诸多可喜成绩，使得我国变压器的噪声水平大幅度下降。

北京电力公司安全监察质量部的帅萌等人通过观察和监测位于高层结构住宅内部的变压设备，深入分析了引起低频振动的原因，提出了两种主要的解决途径。通过室内安装吸声材料的方式来减少在地基及电缆桥架等固体结构中的能量传递。对变电站的实地测试结果表明，变压器的振动并不是单一频率，而是以100Hz为基频的谐波信号的组合。对于传统的隔振器，其工况单一，在高频条件下会不可避免的出现很多结构响应的共振峰。变压器振动属于一种宽频振动，传统的隔振方式已经无法满足宽频带隔振的要求，因此，设计开发一种新型智能隔振装置很有必要。磁流变弹性体(MRE)的出现为制作新型智能隔振装置提供了可能。MRE是在磁流变液(MRF)的基础上发展起来的具有磁流变效应的智能材料，它是由高分子聚合物基体（天然橡胶、硅橡胶、顺丁橡胶等）和软磁颗粒按一定比例组成，在制备过程中，当对其施加外加磁场时，其中的软磁颗粒在液态的基体中能够移动并形成有序的链/柱状结构，待基体固化后这些链柱状结构就被固定在弹性体基体中。与磁流变液相比，MRE的制备流程及工作原理有很大的差别，且相比于磁流变液在应用时面临的磁性颗粒沉降、稳定性及密封性等问题，其不仅保持了刚度、阻尼可控、响应迅速等特性，还具有稳定性好、颗粒不沉降及磨损的等优点。

铁芯是变压器的核心部件，由多片硅钢叠装而成，一般通过玻璃丝带加环氧漆、无纬玻璃丝浸环氧树脂烘干形成的树脂浸渍玻璃粘带或PET聚酯带扎紧，随着变压器长时间的运行，用上述方法扎紧的铁芯大多存在松动问题，在变压器工作是发出噪声。在现有无纬玻璃丝粘带扎紧技术中，需要粘带宽50mm，每道后1.5~2.0mm，每处至少要缠绕5道，并且在高温下才能达到最佳扎紧效果。而且当铁芯直径较大时候，树脂浸渍玻璃粘带的绑扎力已经很慢满足要求。而PET聚酯带相比无纬玻璃丝，其价格便宜，且绑扎能量较高，在高温低温均能相对牢固的绑定铁芯主体，能够有效减低铁芯噪声。

3电力变压器减振降噪技术设计方案

目前的变压器减振降噪措施可以从变压器自身振动的减弱和变压器噪声的吸收两个方面实施。本文提出一种基于石墨掺杂的PET聚酯无纬半导体绑带的技术，让变压器铁芯在常温和高温下都能达到最佳扎紧效果从而有效降低铁芯振动噪声，同时让铁芯中硅钢片之间电场和温度均衡实现减小局部放电量和减小铁芯空载电，从而实现变压器降振减噪的目的。具体技术路线图和研究方案如图1所示，在现有的PET聚酯绑带技术的基础上，采用PET聚酯材料中掺入不同量，设计出具有减振降噪和提高变压器性能的无纬半导体绑带材料。

图1无纬半导体绑带研发的技术路线图

4结语

伴随国内经济的持续发展，人们生活水平得到了显著提高，致使人们对于生活质量提出了更多的要求。环境污染因素中，噪音污染作为不可或缺的一部分，给人们的日常生活带来巨大的危害。本文从电力变压器噪音入手，对电力变压器噪音的产生原因展开深入分析，然后在此基础上对电力变压器降噪关键技术的国内外研究现状进行了相应阐述，最后提出了基于无纬半导体绑带的电力变压器减振降噪技术的设计方案。

参考文献:

[1]赵彤,梁家碧,夏天翔,等.基于LMS自适应滤波算法的电力变压器有源降噪系统[J].高电压技术,2016,42(7):2299-2307.

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[3]赵彤,梁家碧,刘晗,等.基于多频陷波滤波和信号功率变参数的变结构FXLMS自适应变压器有源降噪算法[J].中国电机工程学报,2017(22):6719-6729.