中国环境监测总站数据驱动的电力变压器噪声分析与预防控制

摘要：随着我国经济的快速发展，电力系统在保障国家能源安全和促进社会经济发展方面发挥了重要作用。然而，大型电力变压器在运转过程中产生的噪声问题已成为影响人们生活质量的一个重要因素。本文旨在通过数据分析，对大型电力变压器噪声形成机理进行深入研究，并提出有效的预防控制措施，以减少对周围环境的干扰。

噪声形成机理

1.1 本体产生的噪声

变压器本体噪声主要源于铁心振动，这种现象是物理性质不可避免。铁心结构采用硅钢片组成，当硅钢片通入磁场后，其尺寸发生变化，导致振动并影响周围硅钢片，由于磁场为交变磁场，因此这种振动呈周期性，声音比较稳定、均匀。

1.2 铁心结构产生的噪声

铁心结构产生的声音取决于气隙。当气隙较集中时，交变电场对碟片施加作用力，使碟片之间相互运动，产生振动声音。这种声音可通过优化铁心结构来降低气隙，从而减少声音。

变压器噪声研究

2.1 漏磁场作用引起的声音

大型变压器流过较大的电流，因而漏磁场也会增大。当绕组中的电流与漏磁场发生作用，就会有沿导线出现的大约1000A到20000A之间轴向推拉力的生成。在这个推拉力的作用下，铁心震荡形成撞击音响。此外，在漏磁区域内，有穿越引线，那么这些引线也受到漏磁影响。在漏磁强度增加时，这些引线由于更大的推拉力量震荡，将使得声音频率上升。此外，当有空气缝隙处导通金属间存在无序连接时，它们之间撞击就可能发出声音。

2.2 冷却系统所造成的声音

大型电力变压器冷却方式主要是风冷或强油风冷。在为了发挥制冷功能而打开风扇和油泵后，由于风机和油泵旋转就会出现空气摩擦音。一台常规运行下的SF-PZ11-180000/220万伏特级别变压器需要配备四台风冷却装置，而此类设备运行时所生产出的空气摩擦音甚至可以超过80dB(A)。相比之下，由漏磁所致的声音要小很多。

降低大型電變壓機聲響措施：

采用多级接缝设计以均匀分布每个接缝处的感应能量，同时降低励磁功率。

避开自振频带，以调整窗口尺寸以逃避共振。这包括75至125Hz、175至225Hz、245至325Hz以及375至425Hz共振带范围。如果能够成功避开这些共振频段，则不会有共振事件发生。

變壓機聲響消除措施：

使用聲響發生裝置放置於變壓機一米範圍內，這種裝置將轉換為電信號並通過傳感器與調節系統進行處理從而實現聲響間諧消除。

利用緩衝材料（如橡膠）來減少鐵芯與箱體之間，以及鐵芯底部與地板之間產生的碰撞，並使用隔熱材料來減少溫度波動對變壓機運行狀態影響。

結論：

總結來說，我國電網對國家發展具有巨大的正面影響，但它們同樣帶來了環境污染問題。大型變壓機作為電網關鍵組成部分之一，其發出的一系列不良聲音已經成為一個迫切需要解決的情況。本文詳細探討了這些問題及其原因，並提出了有效策略以改善情況。我們相信這些建議將會幫助我們創造一個更加清淨、健康且適宜的人類居住環境。