小区干式变压器结构噪声：根源剖析与综合治理策略

小区干式变压器结构噪声：根源剖析与综合治理策略一、引言1.1研究背景与意义随着城市化进程的加速和居民生活水平的提高，人们对居住环境的质量要求越来越高。在现代小区的电力供应系统中，干式变压器由于其具有防火、防爆、维护方便、占地面积小等诸多优点，被广泛应用于住宅小区的配电系统中，成为保障居民正常用电的关键设备。据市场研究机构的统计，2021年全球干式变压器市场规模达到了328.52亿元，预计到2027年将增至515.27亿元，年均复合增长率达到7.79%。中国干式变压器的年生产量也从2013年的2.0亿千伏安增长到2019年的2.7亿千伏安，预计到2025年，产量将达到3.8亿千伏安，年均复合增长速度为5.67%。然而，干式变压器在运行过程中会产生结构噪声，这种噪声污染问题逐渐凸显，对居民的生活和身心健康造成了一定的影响，引起了社会各界的广泛关注。结构噪声是由于变压器内部的电磁力作用、铁心磁致伸缩以及冷却装置等部件的振动，通过固体结构传播并辐射到周围环境中产生的声音。相关研究表明，长期暴露在噪声环境中，会对人体的听觉系统、神经系统、心血管系统等造成损害。干式变压器产生的低频噪声能够直达人的耳骨，使人交感神经紧张，进而导致心跳过速、血压升高、内分泌失调等症状。同时，低频噪声还容易引起人的感觉共鸣，干扰人们的正常休息和睡眠，降低生活质量。特别是在夜间，当环境噪声较低时，干式变压器的结构噪声显得尤为突出，严重影响居民的睡眠质量，进而影响居民的日常生活和工作状态。在一些小区中，由于干式变压器安装位置与居民住宅距离较近，或者隔音减振措施不到位，居民长期受到噪声的困扰，甚至引发了邻里纠纷和居民对供电部门的投诉。这些问题不仅影响了居民的生活和谐，也对供电企业的形象和服务质量提出了挑战。因此，深入研究小区干式变压器结构噪声的产生机理、传播特性以及有效的治理措施，具有重要的现实意义。一方面，能够为解决居民生活中的噪声污染问题提供科学依据和技术支持，改善居民的居住环境，保障居民的身心健康和生活质量；另一方面，有助于供电企业提高供电设备的运行管理水平，减少因噪声问题引发的投诉和纠纷，提升企业的社会形象和服务满意度。此外，对干式变压器结构噪声的研究也能推动电力设备噪声控制技术的发展，促进相关标准和规范的完善，为城市建设和电力行业的可持续发展做出贡献。1.2国内外研究现状在干式变压器结构噪声的研究领域，国内外学者和科研机构已取得了一系列成果。国外对干式变压器结构噪声的研究起步较早，在噪声产生机理和传播特性方面有较为深入的探索。美国学者通过对变压器内部电磁力的分析，揭示了电磁力与铁心振动之间的定量关系，指出铁心磁致伸缩是产生噪声的主要根源之一，并且运用有限元分析软件对变压器的磁场分布和结构振动进行了模拟仿真，为噪声的预测和控制提供了理论依据。德国的科研团队则着重研究了变压器的冷却系统对噪声的影响，发现冷却风扇的转速、叶片形状和布局等因素会显著影响冷却装置产生的噪声大小，并通过优化冷却系统的设计，有效降低了这部分噪声。日本在材料研究方面取得了进展，研发出了低磁致伸缩的硅钢片材料，应用于干式变压器中，降低了因磁致伸缩产生的噪声。国内在干式变压器结构噪声研究方面也紧跟国际步伐，近年来取得了丰硕的成果。许多高校和科研机构对干式变压器噪声问题进行了深入研究，在噪声产生原因的分析上，除了关注铁心磁致伸缩、电磁力和冷却装置等因素外，还考虑了变压器的安装方式、运行环境以及负载特性等对噪声的影响。例如，有研究表明，变压器安装基础的刚度不足会导致振动放大，从而增加噪声；而不同的负载特性，如负载的大小、谐波含量等，也会使变压器产生不同程度的噪声。在噪声控制技术方面，国内学者提出了多种方法，包括优化变压器的结构设计，如改进铁心的叠片方式、增加绕组的支撑刚度等；采用减振降噪材料，如在变压器的底座和外壳安装减振垫、使用隔音材料包覆等；以及运用有源噪声控制技术，通过产生与原噪声相位相反的声波来抵消部分噪声。然而，目前国内外的研究仍存在一些不足之处。在噪声产生机理的研究中，虽然对各个主要因素有了较为清晰的认识，但对于多因素耦合作用下的噪声产生机制，还缺乏深入全面的研究，难以准确地对噪声进行定量预测。在噪声控制方面，现有的控制方法往往存在一定的局限性。例如，传统的被动减振降噪方法虽然简单易行，但效果有限，难以满足日益严格的噪声控制要求；而有源噪声控制技术虽然理论上具有良好的降噪效果，但在实际应用中，由于受到噪声源的复杂性、环境干扰以及系统稳定性等因素的影响，其降噪效果还不够理想，且设备成本较高，限制了其广泛应用。此外，对于不同类型和规格的干式变压器，缺乏针对性的噪声控制方案，难以实现最佳的降噪效果。综上所述，进一步深入研究干式变压器结构噪声的产生机理，尤其是多因素耦合作用下的噪声产生机制，开发更加高效、可靠、经济的噪声控制技术和方法，针对不同类型的干式变压器制定个性化的降噪方案，将是未来该领域的研究重点和发展方向。1.3研究方法与创新点本文在研究小区干式变压器结构噪声污染的过程中，综合运用了多种研究方法，以确保研究的科学性、全面性和有效性。理论分析是本研究的重要基础。通过深入研究电磁学、振动学和声学等相关理论，对干式变压器结构噪声的产生机理进行了全面剖析。从电磁力的产生与作用机制入手，分析其如何导致铁心和绕组的振动；基于振动学原理，研究振动在变压器内部结构中的传播特性；依据声学理论，探讨振动如何转化为噪声并向周围环境辐射。通过这些理论分析，建立了较为系统的干式变压器结构噪声产生与传播的理论模型，为后续的研究提供了坚实的理论支撑。案例研究也是本研究不可或缺的部分。选取多个具有代表性的小区作为研究对象，详细调查其中干式变压器的型号、运行参数、安装位置以及周边环境等信息。运用专业的噪声测量设备，对不同工况下干式变压器的结构噪声进行实地测量，获取了大量真实可靠的噪声数据。同时，深入了解居民对噪声的主观感受和投诉情况，综合分析这些案例，总结出不同因素对干式变压器结构噪声的影响规律，为提出针对性的治理措施提供了实际依据。实验测试是本研究的关键环节。搭建了干式变压器实验平台，模拟实际运行工况，对变压器的电磁力、振动响应和噪声辐射进行测量与分析。在实验过程中，通过改变不同的实验参数，如电源频率、负载大小、铁心材料等，研究这些因素对结构噪声的影响。利用先进的传感器技术和信号采集系统，精确测量电磁力的大小和方向、振动的位移、速度和加速度以及噪声的声压级、频谱等参数。通过对实验数据的深入分析，验证了理论分析的结果，进一步揭示了干式变压器结构噪声的产生与传播特性。本研究的创新点主要体现在多维度分析和综合方案设计两个方面。在多维度分析上，不仅从传统的电磁力、铁心磁致伸缩和冷却装置等角度研究噪声产生原因，还充分考虑了变压器的安装方式、运行环境以及负载特性等因素对噪声的影响，实现了对干式变压器结构噪声的全方位、多维度分析。这种全面的分析方法有助于更深入地理解噪声产生的复杂机制，为提出更有效的治理措施奠定了基础。在综合方案设计方面，本研究摒弃了单一的噪声控制方法，而是将优化变压器结构设计、采用减振降噪材料和运用有源噪声控制技术等多种方法有机结合，提出了一套综合性的噪声治理方案。针对不同类型和规格的干式变压器，通过对各种控制方法的优化组合，实现了个性化的降噪设计，提高了噪声治理的效果和针对性。这种综合方案设计能够充分发挥各种控制方法的优势，弥补单一方法的不足，为解决小区干式变压器结构噪声污染问题提供了一种全新的思路和方法。二、小区干式变压器结构剖析2.1干式变压器基本结构组成干式变压器主要由铁心、绕组、冷却系统、绝缘系统以及外壳等部分组成，各部分相互协作，共同保障变压器的正常运行。铁心作为干式变压器磁路的主体，由铁心柱和铁轭构成。铁心柱上套装着绕组，而铁轭的作用则是使磁路闭合。为减少铁心内的磁滞损耗和涡流损耗，提高铁心导磁能力，铁心通常采用含硅量约为5%，厚度为0.35mm或0.5mm，两面涂绝缘漆或经过氧化处理的硅钢片叠装而成。硅钢片的这种特性使得铁心在交变磁场中能够高效地传导磁通，同时最大限度地降低能量损耗。根据结构的不同，铁心可分为心式结构和壳式结构。心式干式变压器的原、副绕组套装在铁心的两个铁心柱上，这种结构简单，被广泛应用于电力干式变压器中；壳式干式变压器的铁心包围绕组的上下和侧面，制造工艺相对复杂，一般在小型干式变压器中采用。铁心在变压器中起着至关重要的作用，它不仅为磁通提供了低磁阻的路径，还直接影响着变压器的性能和效率，是变压器产生电磁感应的关键部件。绕组是干式变压器的电路部分，由绝缘铜线或铝线绕制而成。作为电流的载体，绕组通过电磁感应产生磁通和感应电动势，实现电能的传输和变换。依据工作电压的高低，绕组可分为高压绕组和低压绕组。高压绕组工作电压高，低压绕组工作电压低。在结构上，绕组有同心式和交叠式两种类型。同心式绕组将高低压绕组在同一芯柱上同芯排列，低压绕组在里，高压绕组在外，这种结构便于与铁芯绝缘，结构较为简单，因此被广泛采用；交叠式绕组则将高低压绕组分成若干部分形似饼状的线圈，沿芯柱高度交错套装在芯柱上。绕组的设计和制造质量直接关系到变压器的电气性能和可靠性，它需要承受电流产生的热效应、电动力以及电磁感应带来的各种应力，是变压器实现电能转换的核心部件之一。冷却系统对于干式变压器的稳定运行起着关键作用，它主要用于散发变压器运行过程中产生的热量，以确保变压器各部件的温度在允许范围内。干式变压器的冷却方式主要分为自然空气冷却（AN）和强迫空气冷却（AF）。自然空气冷却时，变压器依靠自然对流和辐射进行散热，可在额定容量下长期连续运行。这种冷却方式结构简单、成本低，但散热效果相对有限。强迫空气冷却则通过风机将冷空气吹向变压器，带走热量，从而提高散热效率。在强迫风冷的情况下，变压器输出容量可提高50%，适用于断续过负荷运行或应急事故过负荷运行。然而，由于过负荷时负载损耗和阻抗电压增幅较大，处于非经济运行状态，故不应使其长时间连续过负荷运行。冷却系统的性能直接影响着变压器的运行可靠性和使用寿命，良好的冷却效果能够有效降低变压器内部温度，减少绝缘材料的老化，提高设备的稳定性和安全性。绝缘系统是保证干式变压器安全运行的重要部分，它能够隔离不同电位的导电部分，防止电流泄漏和电气击穿。干式变压器的绝缘系统包括绕组绝缘、铁心绝缘以及其他部件之间的绝缘。绕组绝缘通常采用绝缘纸、绝缘漆、环氧树脂等材料，这些材料具有良好的绝缘性能和机械强度，能够承受电场的作用，保护绕组不受损坏。铁心绝缘则用于防止铁心与绕组之间的电气连接，通常采用绝缘垫、绝缘套管等。此外，变压器内部的其他部件，如分接开关、引线等，也都需要良好的绝缘措施。绝缘系统的质量直接关系到变压器的安全性和可靠性，一旦绝缘系统出现故障，可能会导致短路、漏电等严重事故，影响电力系统的正常运行。外壳是干式变压器的外部保护结构，它能够保护内部的铁心、绕组等部件免受外界环境的影响，如灰尘、水分、异物等。同时，外壳还具有一定的机械强度，能够承受一定的外力冲击。干式变压器的外壳通常采用铝合金板或镀锌钢板制作，具有良好的气密性和防水性能。根据使用环境特征及防护要求，可选择不同防护等级的外壳，通常选用IP23防护外壳，可防止直径大于12mm的固体异物及鼠、蛇、猫、雀等小动物进入，造成短路停电等恶性故障，为带电部分提供安全屏障。若将变压器安装在户外，则可选用具有更高防护等级的外壳，除具备基本的防护功能外，还可防止与垂直线成60°角以内的水滴入。但需要注意的是，外壳的防护等级越高，对变压器的冷却能力可能会产生一定的影响，在选用时要综合考虑运行容量的降低等因素。外壳不仅起到保护作用，还对变压器的外观和整体结构稳定性有重要影响，合理设计的外壳能够提高变压器的整体性能和可靠性。2.2不同结构形式特点干式变压器常见的结构形式有开启式、封闭式和浇注式，它们在特点、适用场景以及对噪声产生的潜在影响方面各有不同。开启式干式变压器是一种常用的结构形式，其器身与大气直接接触。这种结构的变压器散热性能较好，因为空气能够自由流通，带走热量，一般具有空气自冷和风冷两种冷却方式。在空气自冷时，依靠自然对流和辐射进行散热；风冷则通过风机强制空气流动，进一步提高散热效率。开启式变压器结构相对简单，制造和维护成本较低，适用于比较干燥而洁净的室内环境，当环境温度为20度时，相对湿度不应超过85%。然而，由于器身直接暴露在空气中，容易受到灰尘、水分等杂质的影响，导致绝缘性能下降，同时也使得其产生的噪声更容易直接传播到周围环境中，对周边的声学环境产生较大影响。在一些对噪声控制要求较高的小区中，如果采用开启式干式变压器，可能会因为噪声问题引发居民的不满，除非采取有效的隔音降噪措施。封闭式干式变压器的器身处在封闭的外壳内，与大气不直接接触。这种结构具有良好的防护性能，能够有效防止灰尘、异物、水分等进入变压器内部，保护器身不受外界环境因素的影响，由于密封，散热条件相对较差。因此，封闭式变压器主要用于一些特殊场所，如矿用等，属于防爆型产品。在矿井等易燃易爆环境中，封闭式结构能够避免变压器内部产生的电火花等引发爆炸事故，保障安全生产。然而，较差的散热条件使得封闭式变压器在运行过程中产生的热量难以散发出去，可能导致内部温度升高，进而影响变压器的性能和寿命。为了解决散热问题，通常需要配备专门的散热装置，如强迫风冷系统等。这些散热装置在运行过程中会产生一定的噪声，成为封闭式干式变压器噪声的一个重要来源。与开启式变压器相比，封闭式变压器的噪声由于外壳的阻挡，在一定程度上会有所减弱，但同时也会因为散热装置的加入而增加新的噪声源，其噪声特性较为复杂，需要综合考虑各种因素来进行控制和治理。浇注式干式变压器用环氧树脂或其它树脂浇注作为主绝缘，它结构简单、体积小，适用于较小容量的变压器。这种结构形式的变压器具有良好的电气绝缘性能和机械强度，树脂浇注层能够有效地保护绕组和铁心，提高变压器的可靠性和稳定性。由于其整体结构紧凑，散热面积相对较小，散热主要依靠树脂的热传导和自然对流。在正常运行时，浇注式变压器产生的噪声相对较低，因为其结构的整体性较好，减少了部件之间的振动和摩擦。但是，当变压器过载运行或散热不良时，浇注层内部的温度会升高，可能导致树脂材料的性能下降，进而引发噪声增大等问题。此外，在浇注过程中，如果工艺控制不当，可能会导致内部存在气泡或缺陷，这些缺陷在变压器运行时会引起局部电场集中和机械应力分布不均，从而产生额外的噪声。由于其结构的特殊性，一旦出现噪声问题，排查和处理的难度相对较大，需要采用专门的检测设备和技术手段。2.3结构与噪声产生的内在关联干式变压器的结构设计与噪声产生之间存在着紧密的内在联系，铁心磁致伸缩和绕组振动等关键因素与结构的各个方面相互作用，共同决定了噪声的产生和特性。铁心作为变压器的核心部件，其磁致伸缩现象是产生噪声的重要根源。当铁心受到交变磁场的作用时，硅钢片会发生磁致伸缩，即沿着磁力线方向的尺寸会增大，而垂直于磁力线方向的尺寸会缩小，这种尺寸的周期性变化导致铁心产生振动。由于磁致伸缩的变化周期是电源频率周期的一半，所以铁心振动的基频为电源频率的2倍。又因为铁心磁致伸缩现象具有非线性特点，且铁心内框与外框的磁通路径长短存在差异，使得铁心噪声中不仅包含基频，还含有高次谐波频谱的噪声。铁心的结构设计，如硅钢片的材质、厚度、叠片方式以及铁心的形状和尺寸等，都会对磁致伸缩产生影响。使用高导磁硅钢片，能够提高结晶方位的完整度，改善绝缘层性能，强化涂层的抗张力性能，从而有效减少硅钢片因磁致伸缩而产生的尺寸伸缩，降低铁心振动和噪声。当磁通密度值设定为1.5T时，相比一般硅钢片，高晶粒取向硅钢片尺寸受磁致伸缩影响所产生的伸缩量降低了40%，在相同磁密条件下，其磁致伸缩幅度小，产生的振动和噪声也较小，一般可使噪声降低2dB(A)-4dB(A)。绕组在变压器运行过程中，由于负载电流的作用会产生漏磁，这些漏磁会在绕组间产生电磁力，从而导致绕组振动并产生噪声。绕组的结构形式，如绕组的匝数、线径、绕制方式以及绕组与铁心的相对位置等，都会影响电磁力的大小和分布，进而影响绕组的振动和噪声。同心式绕组将高低压绕组在同一芯柱上同芯排列，这种结构相对简单，便于与铁芯绝缘，但在电磁力作用下，绕组的受力情况较为复杂，可能会产生较大的振动。而交叠式绕组将高低压绕组分成若干部分形似饼状的线圈，沿芯柱高度交错套装在芯柱上，其电磁力分布相对均匀，但制造工艺相对复杂。绕组的支撑结构和固定方式也对振动和噪声有重要影响。如果绕组的支撑刚度不足，在电磁力作用下容易发生较大的变形和振动，从而产生较大的噪声。采用增加绕组支撑点、使用高强度的支撑材料等措施，可以提高绕组的支撑刚度，减少绕组振动和噪声。冷却系统中的风扇在运行时，其叶片与空气的相互作用会产生气动噪声。风扇的转速、叶片形状、叶片数量以及风扇与变压器本体的相对位置等因素都会影响气动噪声的大小。当风扇转速较高时，气动噪声会明显增大；叶片形状不合理或叶片数量过少，可能会导致气流不均匀，从而产生较大的噪声。冷却系统的风道设计也会影响噪声的产生和传播。如果风道狭窄、弯曲或存在障碍物，会导致气流不畅，产生湍流，进而增加噪声。优化风道设计，使风道保持畅通、减少弯曲和障碍物，能够降低气流阻力，减少湍流的产生，从而降低冷却系统的噪声。外壳虽然主要起到保护内部部件和隔离外界环境的作用，但它与变压器内部部件的连接方式以及自身的结构特性也会对噪声产生影响。如果外壳与铁心、绕组等部件的连接不牢固，在部件振动时，外壳会产生共振，从而放大噪声。在外壳与地面和外壳与变压器底座之间加胶垫，可以减弱震动声的传播，减少外壳共振产生的噪声。外壳的材料和厚度也会影响其隔音性能。采用隔音性能好的材料，如增加外壳的厚度或使用隔音复合材料，可以有效阻挡噪声的传播，降低外界环境所接收到的噪声强度。三、结构噪声产生的原因探究3.1电磁因素引发的噪声3.1.1磁致伸缩导致的铁心振动磁致伸缩是铁心励磁时，沿磁力线方向硅钢片的尺寸增加，而垂直于磁力线方向的尺寸缩小的现象。当铁心受到交变磁场的作用时，硅钢片中的磁畴会发生转动和取向变化，从而导致硅钢片在不同方向上的尺寸发生微小变化，这种变化就是磁致伸缩。由于变压器运行时的励磁电流是交变的，其产生的磁场也是交变的，所以磁致伸缩现象会周期性地发生，使得铁心随着励磁频率的变化而产生周期性振动。由于磁致伸缩的变化周期为电源电流周期的一半，故磁致伸缩引起的铁心噪声是以两倍的电源频率为基频的。铁心磁致伸缩具有非线性特性，加之沿铁心内框和外框的磁通路径长短存在差异，铁心噪声频谱中除了基频外，还包含有高次谐频噪声。这种复杂的频谱特性使得铁心振动产生的噪声听起来较为嘈杂，对周围环境的声学品质影响较大。铁心噪声的频谱范围通常在100-500Hz，对于不同容量的电力变压器，铁心噪声频谱有所不同，额定容量越大，基频所占的比例越大，谐频分量越小；而变压器的额定容量越小，铁心噪声中的基频成分越小，谐频分量越大。铁心磁致伸缩的程度与多种因素相关。硅钢片的材质是关键因素之一，磁致伸缩的大小主要取决于励磁时硅钢片中晶粒转动的情况，晶粒取向为结晶方向，且取向完整度越好，磁致伸缩则越低。因此，在磁通密度相同的条件下，优质硅钢片的磁致伸缩较小，常用的优质硅钢片有晶粒取向冷轧硅钢片和高磁感应取向冷轧硅钢片。与硅钢片表面的绝缘涂层有关，涂层在硅钢片表面形成张力，从而可减小磁致伸缩，硅钢片越薄，绝缘涂层越厚，涂层与硅钢片之间的反应层越深，涂层张力则越大，硅钢片的磁致伸缩越小，但涂层厚度通常以50-100μm为宜，太薄降噪效果不明显，太厚则影响铁心的散热，反过来影响铁心噪声。与硅钢片的含硅量有关，通常硅钢片的含硅量为2%-3%，试验研究表明当含硅量为6.5%时，硅钢片的磁致伸缩近似为零，不过含硅量超过3.5%时硅钢片将变得很脆，加工困难。磁力线和硅钢片压延方向的夹角对磁致伸缩影响很大，当夹角为50-60度时磁致伸缩最小，因此硅钢片铁心采用斜接缝或阶梯接缝，可减小磁致伸缩。磁密越大磁致伸缩越大，磁密降低0.1T时，噪声水平可下降2dB，尤其当硅钢片表面有涂层时，磁致伸缩随磁密增大而增大的趋势更为明显。噪声会随硅钢片温度的升高而增大，这是由于谐振频率和机械应力的变化所导致。3.1.2绕组电流与电磁力作用当电流通过变压器的绕组时，根据安培定律，绕组周围会产生磁场。由于变压器绕组通常由多个线圈组成，不同线圈之间的磁场相互作用，会在绕组间产生电磁力。这种电磁力的大小与电流的大小、绕组的匝数、排列方式以及磁场的分布等因素密切相关。当绕组中有负载电流通过时，负载电流产生的漏磁会引起线圈、油箱壁的振动。电磁力的方向和大小会随着电流的变化而变化，导致绕组产生振动。如果绕组的固有频率与电磁力的激励频率接近或相等，就会发生共振现象，使绕组的振动幅度大幅增加，从而产生较大的噪声。当变压器的额定工作磁通密度在1.5-1.8T范围内时，这种振动与磁致伸缩引起的铁心振动相比很小，但负载电流漏磁产生的噪声与负载电流的平方成正比。因此，当变压器的额定工作磁通密度降低到1.4T以下时，绕组、油箱壁的振动将与硅钢片磁致伸缩引起的铁心振动相接近。在一些情况下，如变压器过载运行时，负载电流增大，绕组间的电磁力也会随之增大，导致绕组振动加剧，噪声明显增大。绕组的结构和固定方式也会影响其在电磁力作用下的振动和噪声产生。如果绕组的支撑结构不够坚固，或者绕组与支撑结构之间的连接不够紧密，在电磁力的作用下，绕组容易发生位移和变形，从而产生较大的振动和噪声。采用增加绕组支撑点、使用高强度的支撑材料以及优化绕组的固定方式等措施，可以提高绕组的抗振能力，减少振动和噪声的产生。例如，在一些大型变压器中，会采用特殊的绕组支撑结构，如采用高强度的绝缘支架和紧固螺栓，将绕组牢固地固定在铁心柱上，以减少电磁力对绕组的影响，降低噪声。3.1.3三相负载不平衡的影响三相负载不平衡是指三相电流不相等的状态，即每个相之间的电流幅值不一致。在小区的电力系统中，由于居民用电设备的多样性和用电时间的不确定性，以及单相负载的广泛使用，如照明灯具、家用电器等，容易出现三相负载不平衡的情况。当干式变压器处于三相负载不平衡运行状态时，会导致低压侧存在数值较高的零序电流。随着三相负载不平衡程度的不断变化，该电流也会产生相应的变化，两者呈正比例关系，即当不平衡程度增加时，零序电流值也会随之增加。在某小区的实际案例中，当三相负载不平衡度达到30%时，低压侧零序电流较平衡时增加了50%。干式变压器运行过程中，若形成一定零序电流，则设备铁芯内便会存在数值零序磁通。零序磁通为基波频率的正弦波，其存在使得各类型磁通的大小以及相位均发生变化，导致铁芯单相或是两相磁密出现大幅度升高现象，甚至出现饱和，令变压器噪声明显增加。在上述小区案例中，由于三相负载不平衡，导致某相磁密升高了20%，变压器噪声声压级增加了10dB(A)，对周边居民的生活造成了明显的干扰。三相负载不平衡还会对变压器的其他性能产生负面影响，如引起热失控，由于三相电流不平衡，变压器三相绕组的温度分布将会变得不均匀，其中电流较大的相温度升高，甚至可能达到局部过热的程度，最终可能导致热失控，甚至引发火灾事故；造成电压失调，三相电流不平衡破坏了系统的对称性，导致各相电压的大小和相位角也会发生变化，这会导致在回路中出现多种电压不稳定现象，如电压降低、变频、电压波动等，严重影响系统稳定性；阻碍能量转移，在三相负载不平衡的情况下，变压器的三相绕组流过的电流不一致，其中电流较小的相可能会遭受损坏，导致能量转移受到阻碍；缩短使用寿命，由于三相负载不平衡引起的电压失调和电流不均衡，会导致变压器局部短路、电弧、过热等现象，从而缩短使用寿命，增加日常维护成本。因此，在小区电力系统的运行管理中，需要采取有效措施，如合理分配负载、使用电力监测仪器和负载均衡器等专业设备实时监测电流变化并及时调整等，尽量避免三相负载不平衡的情况发生，以减少对干式变压器噪声和性能的不良影响。3.2机械因素引发的噪声3.2.1变压器安装问题变压器的安装质量对其运行过程中的噪声产生有着重要影响。在实际安装过程中，若变压器基础不牢固或不平整，会导致变压器在运行时产生额外的振动。当变压器的安装基础存在一个角悬空的情况时，变压器的重心分布不均匀，在运行过程中受到电磁力和自身重力的作用，会产生不规则的振动，这种振动通过基础传递到周围环境，导致噪声放大。在某小区的干式变压器安装中，由于施工人员在浇筑基础时未严格按照设计要求进行操作，导致基础表面不平整，变压器安装后有一个角出现轻微悬空。运行一段时间后，居民反映变压器噪声明显偏大，经检测，噪声声压级比正常安装情况下高出了5dB(A)。如果变压器的底板太薄，其自身的刚度不足，无法有效抑制变压器运行时产生的振动，也会导致振动加剧，噪声增大。底板作为变压器的支撑结构，需要具备足够的强度和刚度来承受变压器的重量和运行时产生的各种力。当底板过薄时，在电磁力和振动的作用下，底板容易发生变形和共振，从而放大噪声。一些小型干式变压器在安装时，为了降低成本，选用了厚度不足的底板，结果在运行过程中出现了明显的噪声问题。通过更换厚度符合要求的底板，并对安装基础进行加固处理，噪声得到了有效降低。安装方式也会对变压器噪声产生影响。使用槽钢把变压器架起来，会改变变压器的振动传递路径，增加了振动的传播环节，从而可能导致噪音增大。槽钢与变压器之间的连接方式以及槽钢自身的结构特性，会影响振动的传递和放大。在某些情况下，槽钢与变压器之间的连接不够紧密，或者槽钢的固有频率与变压器的振动频率接近，会引发共振现象，使噪声进一步增大。在某小区的电力改造工程中，将原来直接安装在地面上的干式变压器改为用槽钢架起来安装，以满足场地布局的要求。然而，改造后居民发现变压器噪声明显增大，经过分析和测试，确定是由于槽钢安装方式导致的噪声问题。通过在槽钢与变压器之间增加减振垫，并对槽钢的支撑结构进行优化，降低了振动的传递，有效减少了噪声。3.2.2部件共振问题风机、外壳等部件的共振是干式变压器机械噪声的重要来源之一。风机作为冷却系统的关键部件，在运行时会产生振动。当风机的振动频率与自身的固有频率接近或相等时，就会发生共振现象，导致振动幅度急剧增大，产生较大的噪声。风机的振动主要来源于电机的转动、叶片与空气的相互作用以及风机与安装支架之间的连接。如果风机的叶片设计不合理，如叶片的形状、数量或角度不合适，会导致气流不均匀，引起叶片的振动加剧。风机的安装支架如果刚度不足或连接不牢固，也会在风机振动时产生共振，进一步放大噪声。在一些干式变压器中，由于风机的叶片在长期运行后出现磨损或变形，导致风机的振动加剧，当振动频率与风机的固有频率匹配时，引发了共振，产生了尖锐刺耳的噪声，严重影响了周围居民的生活。外壳是变压器的外部保护结构，同时也会对噪声产生影响。当外壳的固有频率与变压器内部部件的振动频率接近时，会引发外壳共振，使噪声增大。外壳的共振不仅会放大变压器内部的噪声，还会改变噪声的传播特性，使噪声更容易传播到周围环境中。外壳的结构形式、材料以及与内部部件的连接方式都会影响其共振特性。一些干式变压器采用了薄壁金属外壳，虽然这种外壳具有较好的防护性能和散热性能，但由于其刚度相对较低，在受到内部部件振动的激励时，容易发生共振。在某小区的干式变压器中，由于外壳的设计不合理，其固有频率与变压器铁心的振动频率接近，在变压器运行时，外壳发生共振，使得噪声声压级增加了8dB(A)，对周边居民造成了严重的噪声干扰。通过在外壳内部增加加强筋、改变外壳的材料或在外壳与内部部件之间增加减振垫等措施，可以改变外壳的固有频率，避免共振的发生，从而降低噪声。3.2.3母线桥架及连接部件振动当母线中有大电流通过时，会在母线周围产生漏磁场。这些漏磁场会与母线和桥架相互作用，导致母线和桥架发生振动，进而产生噪声。母线的振动主要是由于漏磁场产生的电磁力作用在母线上，使母线发生周期性的变形和位移。母线的振动会通过桥架传递到周围环境中，产生噪声。母线桥架的振动不仅会产生噪声，还可能影响母线的电气连接性能，导致接触电阻增大、发热等问题，影响电力系统的安全运行。母线桥架的振动噪声大小与电流大小、母线的布置方式以及桥架的结构等因素有关。当电流较大时，漏磁场产生的电磁力也较大，母线和桥架的振动幅度会相应增大，噪声也会更明显。母线的布置方式会影响漏磁场的分布，从而影响母线和桥架的振动。当母线并排布置时，相邻母线之间的漏磁场相互作用会导致母线的振动加剧；而采用合理的母线布置方式，如增加母线之间的距离或采用屏蔽措施，可以减少漏磁场的相互作用，降低母线和桥架的振动。桥架的结构刚度也会对振动噪声产生影响，刚度较低的桥架更容易在电磁力的作用下发生振动，产生较大的噪声。在某小区的配电系统中，由于母线电流较大，且母线桥架的结构刚度不足，导致母线桥架在运行时产生强烈的振动和噪声。经检测，母线桥架的振动噪声使得变压器的整体噪声声压级增加了12dB(A)，对小区居民的生活造成了严重影响。通过对母线桥架进行加固处理，增加桥架的支撑点和加强筋，提高了桥架的结构刚度，有效降低了母线桥架的振动和噪声。同时，合理调整母线的布置方式，减少了漏磁场的相互作用，进一步降低了噪声。3.3运行环境因素引发的噪声3.3.1电压波动影响电压波动是影响干式变压器噪声的重要运行环境因素之一。当电网电压过高或波动较大时，变压器会出现过励磁现象。变压器的励磁电流与电压成正比，当电压升高时，励磁电流增大，导致铁心的磁通密度增加。根据磁致伸缩原理，磁通密度的增加会使铁心的磁致伸缩加剧，从而导致铁心振动增大，噪声也随之增大。而且，这种噪声通常较为尖锐，给人耳带来明显的不适感。在某小区的电力系统中，由于附近工厂的大型设备启动，导致电网电压瞬间升高了10%。此时，小区内的干式变压器出现了明显的噪声增大现象，居民反映听到了尖锐刺耳的声音。通过专业的噪声测量设备检测，发现变压器的噪声声压级比正常运行时增加了15dB(A)，对居民的生活造成了严重干扰。电压波动还会导致变压器的励磁电流中出现谐波成分。这些谐波成分会进一步加剧铁心的振动，使噪声频谱变得更加复杂。谐波电流会在铁心中产生额外的交变磁场，与基波磁场相互作用，导致铁心的磁致伸缩出现非线性变化，从而产生更多的高次谐波噪声。长期处于电压波动较大的环境中运行，还会对变压器的绝缘性能造成损害，缩短变压器的使用寿命。当电压波动导致过励磁时，铁心的温度会升高，绝缘材料会加速老化，降低绝缘性能，增加了变压器发生故障的风险。因此，为了降低干式变压器的噪声，保障其正常运行，需要采取措施稳定电网电压，减少电压波动对变压器的影响。可以通过安装稳压器、优化电网布局、合理调整变压器的分接开关等方式，使变压器在额定电压下稳定运行，从而降低噪声。3.3.2环境温度与湿度影响环境温度和湿度的变化会对干式变压器的结构和运行产生影响，进而间接导致噪声增加。当环境温度升高时，变压器内部的绕组和铁心等部件会发生热膨胀。由于不同部件的热膨胀系数不同，这种热膨胀可能会导致部件之间的应力分布发生变化，从而引起部件的变形和振动加剧，产生额外的噪声。当绕组因温度升高而膨胀时，如果其与铁心之间的固定不够牢固，就会在电磁力的作用下产生更大的振动，导致噪声增大。铁心的温度升高也会使磁致伸缩特性发生变化，进一步影响噪声的产生。某小区在夏季高温时段，环境温度达到了38℃，干式变压器的噪声明显增大。经检查发现，变压器内部的绕组和铁心因热膨胀而出现了轻微的位移和变形，导致振动加剧，噪声声压级比正常温度下增加了8dB(A)。环境湿度对干式变压器噪声的影响主要体现在对绝缘性能和结构稳定性的影响上。当环境湿度较高时，变压器内部的绝缘材料容易吸收水分，导致绝缘性能下降。绝缘性能的下降会使绕组之间的电场分布发生变化，可能引发局部放电现象，产生放电噪声。水分的存在还会加速绝缘材料的老化，降低其机械强度，使绝缘材料在电磁力和振动的作用下更容易损坏，从而导致噪声增大。高湿度环境还可能导致变压器的金属部件生锈腐蚀，影响部件的结构强度和连接稳定性，进而引发振动和噪声。在一些潮湿的地区，由于环境湿度常年较高，干式变压器的金属外壳和内部连接部件容易生锈，导致结构松动，噪声明显增大。通过加强变压器的防潮措施，如安装除湿设备、使用防潮性能好的绝缘材料、对金属部件进行防腐处理等，可以有效减少环境湿度对变压器噪声的影响。四、结构噪声污染的危害呈现4.1对居民生活质量的影响小区干式变压器产生的结构噪声对居民生活质量有着多方面的负面影响，严重干扰居民的睡眠、学习和工作，进而引发一系列健康问题。睡眠作为人体恢复精力和维持健康的重要生理过程，良好的睡眠质量对于居民的身心健康至关重要。然而，干式变压器的结构噪声却成为了破坏居民睡眠环境的一大隐患。在某小区中，干式变压器距离居民楼较近，且未采取有效的隔音措施。夜间，变压器发出的持续低频噪声穿透墙壁和窗户，传入居民卧室。据该小区居民反映，即使在关闭门窗的情况下，依然能清晰听到变压器发出的“嗡嗡”声。这使得许多居民难以入睡，即使勉强入睡，也容易在睡梦中被噪声惊醒，导致睡眠浅、多梦。长期下来，居民的睡眠质量严重下降，第二天往往感到疲惫不堪，精神状态不佳。其中一位居民表示，原本睡眠质量就不太好，自从受到变压器噪声影响后，每晚都要在床上辗转反侧很久才能入睡，早上醒来后还会感到头痛、头晕，白天工作时注意力也难以集中，工作效率大幅下降。学习需要一个安静、专注的环境，而干式变压器的噪声却打破了这种宁静。在另一个小区，有学生家长投诉称，孩子在房间里学习时，经常被变压器的噪声干扰。尤其是在晚上写作业和复习功课的关键时段，噪声使得孩子无法集中精力思考问题，学习效果大打折扣。孩子的学习成绩也因此受到了影响，原本成绩优异的他，在最近的几次考试中成绩明显下滑。孩子自己也表示，听到噪声就感到烦躁，根本没办法静下心来学习。工作中的人们同样受到噪声的困扰。在一些小区的底层商铺，由于紧邻干式变压器，商家在经营过程中深受噪声之苦。有一家小餐馆的老板抱怨道，变压器的噪声不仅让顾客在就餐时感到不舒服，影响了顾客的用餐体验，导致客流量减少，而且自己在工作时也会被噪声分散注意力，工作效率降低。长期处于这种噪声环境中，他还时常感到烦躁不安，对工作产生了抵触情绪。长期暴露在干式变压器结构噪声环境中，居民的身体健康也受到了威胁。噪声会刺激人的神经系统，导致烦躁、失眠等症状。据医学研究表明，长期受到噪声干扰的人群，患神经衰弱、失眠症等神经系统疾病的概率明显增加。在一些受到噪声污染严重的小区，不少居民出现了不同程度的焦虑、抑郁情绪，有的居民甚至需要依靠药物来缓解失眠症状。还有居民反映，在噪声环境下生活一段时间后，经常感到心慌、心跳加速，血压也有所升高。这些健康问题不仅给居民自身带来了痛苦，也增加了家庭的医疗负担，严重影响了居民的生活质量。4.2对电力设备运行的影响干式变压器结构噪声过大，不仅会对居民生活造成困扰，还会对电力设备自身及周边设备的运行产生诸多不利影响，威胁电力系统的稳定性和可靠性。长期的噪声污染往往意味着变压器内部存在较为严重的振动问题，这会对变压器自身的关键部件产生不良影响。铁心作为变压器的核心部件，在长期振动的作用下，其硅钢片之间的绝缘层可能会受到磨损。硅钢片之间的绝缘层一旦受损，就会导致涡流损耗增大，使铁心的温度升高。铁心温度的升高不仅会进一步加剧磁致伸缩现象，导致噪声进一步增大，形成恶性循环，还会加速铁心材料的老化，降低铁心的导磁性能，从而影响变压器的电磁转换效率，缩短变压器的使用寿命。绕组在振动的作用下，其绝缘材料也容易出现疲劳和损坏。当绕组绝缘受损时，可能会引发短路故障，导致变压器无法正常运行，甚至引发火灾等严重事故，给电力系统的安全运行带来极大的隐患。在某小区的干式变压器中，由于长期存在较大的结构噪声，经过一段时间的运行后，发现铁心的硅钢片出现了明显的磨损和老化迹象，绕组的绝缘电阻也有所下降，严重影响了变压器的性能和可靠性。变压器产生的噪声还会通过空气和固体结构传播，对周边的电力设备产生干扰。对于附近的其他变压器来说，过大的噪声可能会导致其内部部件产生共振，影响其正常运行。当一台变压器的噪声频率与周边变压器的某些部件的固有频率接近时，就会引发共振现象，使这些部件的振动加剧，噪声增大，进而影响变压器的性能和稳定性。噪声还可能干扰周边电力设备的控制系统。现代电力设备的控制系统通常采用电子元件和微处理器，对电磁环境较为敏感。变压器产生的噪声中包含的电磁干扰成分，可能会影响这些控制系统的正常工作，导致设备的控制精度下降，甚至出现误动作。在某变电站中，由于一台干式变压器的噪声过大，导致附近的继电保护装置频繁出现误动作，影响了整个变电站的正常运行，经过对变压器噪声进行治理后，继电保护装置的误动作问题才得到解决。噪声还会对电力设备的监测和维护工作带来困难。在对电力设备进行巡检和故障诊断时，过大的噪声会掩盖设备内部可能出现的异常声音，增加了工作人员发现设备潜在故障的难度。当变压器内部出现局部放电、接触不良等故障时，会产生一些特殊的声音，正常情况下工作人员可以通过听声音来初步判断设备是否存在故障。然而，当变压器本身的结构噪声过大时，这些异常声音就很难被察觉，从而延误了故障的发现和处理时机，增加了设备发生严重故障的风险。噪声还会影响工作人员的工作效率和工作环境，长期处于高噪声环境中，工作人员容易产生疲劳和烦躁情绪，影响工作的准确性和安全性。4.3对小区环境的负面影响小区干式变压器产生的结构噪声对小区整体环境的负面影响显著，打破了小区原本应有的安静和谐氛围，使居民在小区内难以享受到宁静、舒适的生活空间。在一些小区中，干式变压器安装位置与居民活动区域距离较近，其产生的噪声成为了小区环境中的持续干扰源。例如在某小区的休闲广场附近设置了干式变压器，居民在广场上散步、聊天、锻炼身体时，变压器发出的“嗡嗡”声不绝于耳，严重影响了居民之间的交流和休闲体验。原本宁静的休闲时光被噪声破坏，居民们不得不忍受着嘈杂的环境，无法尽情享受小区公共空间带来的放松和愉悦。许多居民表示，以前经常会在广场上和邻居们相聚，交流生活琐事，但自从变压器噪声问题出现后，大家都不太愿意在广场久留，小区内邻里之间的交流也因此减少，社区的和谐氛围受到了影响。噪声还对小区的自然环境美感造成了破坏。在一些绿化较好、环境优美的小区，原本居民可以在绿树花丛中享受鸟语花香，感受大自然的宁静与美好。然而，干式变压器的噪声却打破了这份宁静，使得居民在欣赏小区自然景观时，耳边总是伴随着恼人的噪声，无法全身心地沉浸在美好的环境中。某小区的居民反映，小区内有一片人工湖，周围种植了许多花草树木，本是居民们休闲散步的好去处，但由于附近的干式变压器噪声较大，他们在湖边散步时，噪声掩盖了鸟儿的歌声和风吹树叶的沙沙声，美好的自然氛围被破坏殆尽，原本的惬意之感荡然无存。对于一些对居住环境品质有较高要求的居民来说，干式变压器的结构噪声污染更是降低了小区的吸引力和价值。在购房时，许多居民会考虑小区的环境因素，包括安静程度。而存在噪声污染的小区，往往会让潜在购房者望而却步。某高档小区，由于其周边配套设施完善，建筑品质较高，原本吸引了不少购房者的关注。然而，当潜在购房者实地考察时，发现小区内的干式变压器噪声较大，这使得他们对该小区的居住体验产生担忧，部分购房者因此放弃了购买计划。这不仅影响了小区房屋的销售情况，也对小区的整体价值产生了负面影响，降低了居民房产的保值和增值潜力。五、结构噪声的治理策略探讨5.1优化变压器结构设计5.1.1采用优质材料在降低干式变压器结构噪声的策略中，采用优质材料是一个关键的途径，其中高导磁硅钢片和低噪声绕组材料发挥着重要作用。高导磁硅钢片是降低铁心噪声的理想材料。硅钢片作为铁心的主要构成材料，其磁致伸缩特性对铁心振动和噪声产生有着关键影响。高导磁硅钢片通过优化结晶方位，显著提高了结晶方位的完整度，使得晶粒的排列更加有序，从而有效减少了磁致伸缩现象。这种硅钢片的绝缘层性能也得到了良好改善，特殊的涂层增强了其抗张力性能，能够更好地约束硅钢片在磁致伸缩过程中的尺寸变化。当磁通密度值设定为1.5T时，相比一般硅钢片，高晶粒取向硅钢片尺寸受磁致伸缩影响所产生的伸缩量降低了40%。在相同磁密条件下，高导磁硅钢片的磁致伸缩幅度较小，相应地，由其构成的铁心产生的振动和噪声也较小，一般可使噪声降低2dB(A)-4dB(A)。然而，高导磁硅钢片也存在一些局限性，其硅含量较高，导致硬度值较大，在铁心加工过程中，刀具的磨损更为严重，增加了加工难度和成本。与一般硅钢片相比，高导磁硅钢片的价格相对昂贵，这使得采用该材料制造的变压器成本大幅增加。低噪声绕组材料同样对降低绕组振动和噪声具有重要作用。绕组在变压器运行时，由于电流通过产生电磁力，会引发绕组振动，进而产生噪声。低噪声绕组材料通常具有良好的电磁性能和机械性能，能够有效减少电磁力对绕组的作用，降低绕组的振动幅度。一些特殊的绕组材料采用了新型的绝缘结构和导体材料，提高了绕组的电气绝缘性能和机械强度，减少了因电磁力导致的绕组变形和振动。采用具有高电阻率和低磁导率的绕组材料，可以降低绕组中的涡流损耗，减少因涡流产生的附加电磁力，从而降低绕组的振动和噪声。低噪声绕组材料还注重材料的柔韧性和稳定性，能够在长期的运行过程中保持良好的性能，减少因材料老化和疲劳导致的噪声增加。然而，低噪声绕组材料的研发和生产技术要求较高，目前市场上的产品种类相对较少，价格也相对较高，这在一定程度上限制了其广泛应用。5.1.2改进铁心结构改进铁心结构是降低干式变压器结构噪声的重要手段，其中多级接缝铁心和优化铁心夹紧力的措施具有显著的降噪效果。多级接缝铁心相比传统的两级接缝铁心，在降低噪声方面具有明显优势。当采用四级或四级以上的接缝时，接缝部分磁通的分布更加均匀。这是因为多级接缝增加了磁通的流通路径，使得磁通在铁心内的分布更加分散，避免了磁通在接缝处的集中，从而有效降低了接缝处的磁密。在某型号的干式变压器中，将原来的两级接缝铁心改为五级接缝铁心后，通过磁场仿真分析发现，接缝处的磁密降低了30%。气隙内的磁密也大幅降低，这是由于多级接缝减少了气隙的等效长度，降低了气隙对磁通的阻碍作用。气隙磁密的降低使得接缝部分因磁吸力所引发的噪声显著降低。据实际测试，采用多级接缝铁心后，该变压器的空载噪声降低了4dB(A)-5dB(A)。多级接缝铁心还能够减少铁心的励磁容量和励磁电流。由于磁通分布更加均匀，铁心的磁导率得到提高，在相同的励磁条件下，所需的励磁电流减小，从而降低了铁心的损耗和发热，进一步减少了因铁心发热导致的噪声增加。优化铁心夹紧力对降低噪声也起着重要作用。适当增加铁心夹紧力可以使铁心片之间的接触更加紧密，减少铁心片之间的相对位移和振动。在某大型干式变压器的生产过程中，通过试验发现，当铁心夹紧力从0.2MPa增加到0.3MPa时，铁心片的弯曲变形减小了0.1%，铁心的振动幅度降低了20%。然而，夹紧力并非越大越好，过大的夹紧力会破坏硅钢片表面的漆膜，导致铁心涡流损耗增加。当夹紧力超过0.35MPa时，硅钢片漆膜开始出现破损，涡流损耗明显增加，铁心温度升高，噪声反而增大。因此，需要合理控制铁心夹紧力，一般应将铁心夹紧力控制在0.25-0.37MPa之间，220kV级以上的大型电力变压器更应控制在0.31-0.37MPa。在操作过程中，可以分别用两个G型卡子卡住上下轭，旋紧丝杠，保证铁心压紧后，再安装横梁、垫脚和侧梁，并通过力矩扳手合理控制夹紧力。夹件紧固时，铁轭上下的横梁和垫脚与拉带紧固应同时进行，以保证夹件上下受力均匀，从而有效降低铁心振动和噪声。5.1.3优化绕组布置合理的绕组布置能够有效减少电磁力和振动，从而降低干式变压器的结构噪声。绕组布置方式会影响电磁力的分布。当绕组布置不合理时，会导致电磁力分布不均匀，从而引起绕组的局部受力过大，产生较大的振动和噪声。采用同心式绕组时，如果绕组的匝数分布不均匀，会使得绕组间的电磁力不平衡，导致绕组在运行过程中发生变形和振动。在某小区的干式变压器中，由于同心式绕组的匝数分布存在偏差，导致在运行时绕组出现明显的振动和噪声。通过重新调整绕组的匝数分布，使绕组间的电磁力达到平衡，有效地降低了绕组的振动和噪声。而采用交叠式绕组时，若绕组的交错排列不合理，也会影响电磁力的分布，增加噪声的产生。在设计绕组布置时，需要根据变压器的容量、电压等级和运行要求等因素，合理选择绕组的布置方式，并优化绕组的匝数、线径和排列顺序等参数，以确保电磁力分布均匀，减少绕组的振动和噪声。绕组与铁心的相对位置也对噪声有重要影响。如果绕组与铁心的相对位置不合适，会导致漏磁增加，从而增大电磁力和振动。当绕组与铁心之间的距离过大时，漏磁会增多，使绕组受到的电磁力增大，容易产生振动和噪声。在某变电站的干式变压器中，由于绕组与铁心之间的距离超出了设计标准，导致漏磁增加了20%，绕组的振动和噪声明显增大。通过调整绕组与铁心的相对位置，使其距离符合设计要求，漏磁减少，绕组的振动和噪声也得到了有效降低。相反，当绕组与铁心之间的距离过小时，虽然漏磁会减少，但可能会导致绕组与铁心之间的绝缘距离不足，增加了绝缘故障的风险。因此，需要合理确定绕组与铁心的相对位置，在保证绝缘安全的前提下，尽量减少漏磁，降低电磁力和振动，从而降低噪声。5.2安装与维护措施5.2.1正确安装方法在干式变压器的安装过程中，确保安装的正确性和稳定性对于降低结构噪声至关重要。安装基础的质量直接影响变压器的运行稳定性和噪声水平。基础应具备足够的强度和刚度，能够承受变压器的重量和运行时产生的各种力。在安装前，需要对基础进行严格的检查和验收，确保基础表面平整、水平度符合要求，避免出现基础不牢固或不平整的情况。如果基础存在缺陷，如表面不平整、有裂缝或基础强度不足等，在变压器运行时，会导致变压器产生额外的振动，这种振动会通过基础传递到周围环境，使噪声增大。某小区在安装干式变压器时，由于基础施工质量问题，基础表面存在较大的高低差，导致变压器安装后出现倾斜。运行一段时间后，居民反映变压器噪声明显偏大，经检测，噪声声压级比正常安装情况下高出了8dB(A)。通过重新处理基础，使其表面平整，并对变压器进行重新安装和调试，噪声得到了有效降低。为了减少振动的传递，在安装时应在变压器与基础之间设置减振垫。减振垫通常采用橡胶、硅胶等弹性材料制成，具有良好的减振性能。它能够有效地隔离变压器与基础之间的振动传递，减少因振动引起的噪声。在选择减振垫时，需要根据变压器的重量、振动频率等因素，选择合适的材料、厚度和硬度。减振垫的厚度一般在10-50mm之间，硬度在邵氏A30-70之间。如果减振垫的厚度过薄或硬度不合适，可能无法有效地起到减振作用；而厚度过厚或硬度过高，可能会影响变压器的稳定性。在某变电站的干式变压器安装中，选用了厚度为20mm、硬度为邵氏A50的橡胶减振垫，安装后经过测试，变压器的振动和噪声明显降低，噪声声压级降低了5dB(A)。在安装过程中，还需要确保减振垫的安装位置准确，与变压器和基础紧密接触，避免出现松动或位移的情况。安装方式的选择也会对变压器噪声产生影响。在一些情况下，使用槽钢把变压器架起来的安装方式可能会增加噪音。这是因为槽钢与变压器之间的连接方式以及槽钢自身的结构特性，可能会改变振动的传递路径，导致振动放大。如果槽钢与变压器之间的连接不够紧密，或者槽钢的固有频率与变压器的振动频率接近，会引发共振现象，使噪声进一步增大。在某小区的电力改造工程中，将原来直接安装在地面上的干式变压器改为用槽钢架起来安装，以满足场地布局的要求。然而，改造后居民发现变压器噪声明显增大，经过分析和测试，确定是由于槽钢安装方式导致的噪声问题。通过在槽钢与变压器之间增加减振垫，并对槽钢的支撑结构进行优化，降低了振动的传递，有效减少了噪声。因此，在选择安装方式时，需要综合考虑各种因素，尽量选择对噪声影响较小的安装方式。5.2.2定期维护检查定期对干式变压器进行维护检查是控制结构噪声的重要措施，能够及时发现并解决潜在的问题，确保变压器的正常运行，减少噪声的产生和传播。定期检查变压器的部件松动和磨损情况是维护工作的关键内容。在变压器运行过程中，由于电磁力的作用、振动以及温度变化等因素，部件之间的连接可能会出现松动。铁心的夹紧螺栓如果松动，会导致铁心的振动加剧，噪声增大。在某小区的干式变压器巡检中，发现铁心的夹紧螺栓有部分松动，经过紧固后，变压器的噪声明显降低。绕组的固定螺栓松动也会使绕组在电磁力的作用下发生位移和振动，产生较大的噪声。定期检查时，需要使用专业的工具对各个部件的连接螺栓进行紧固，确保连接牢固。部件的磨损也是需要关注的问题，风机的叶片在长期运行后可能会出现磨损，导致风机的振动加剧，噪声增大。通过定期检查风机叶片的磨损情况，及时更换磨损严重的叶片，可以有效降低风机的噪声。在某变电站的干式变压器维护中，发现风机叶片有明显的磨损和变形，更换叶片后，风机的噪声声压级降低了6dB(A)。及时更换老化部件对于控制噪声同样至关重要。随着变压器运行时间的增加，一些部件会逐渐老化，性能下降。绝缘材料老化会导致其绝缘性能降低，可能引发局部放电现象，产生放电噪声。在某小区的干式变压器中，由于绝缘材料老化，出现了局部放电现象，产生了尖锐的噪声，对居民生活造成了严重干扰。通过及时更换老化的绝缘材料，解决了局部放电问题，噪声也得到了消除。铁心的硅钢片在长期运行后，可能会出现老化和磁性能下降的情况，导致磁致伸缩加剧，噪声增大。定期检测铁心硅钢片的性能，及时更换老化的硅钢片，可以有效降低铁心的噪声。绕组的导线在长期电流的作用下，可能会出现氧化和腐蚀，导致电阻增大，发热增加，进而引起绕组的振动和噪声增大。及时更换老化的导线，能够保证绕组的正常运行，减少噪声的产生。在某变电站的干式变压器维护中，发现绕组的部分导线存在氧化和腐蚀现象，更换导线后，绕组的温度降低，噪声也明显减小。5.3隔音与减振技术应用5.3.1隔音材料使用在变压器房的门窗和墙壁使用隔音材料是降低干式变压器结构噪声传播的重要手段。隔音材料的降噪原理基于声波传播的特性。当声波遇到隔音材料时，一部分声波会被反射回去，另一部分则会进入材料内部。隔音材料通常具有多孔结构，声波进入材料孔隙后，会在孔隙内不断反射和折射，与材料内部的纤维或颗粒相互摩擦，将声能转化为热能而被吸收。这种能量转化过程有效地减少了声波的传播能量，从而降低了噪声的传播强度。常见的隔音材料有岩棉、玻璃纤维、吸音棉等。岩棉是一种以天然岩石为主要原料，经高温熔融后制成的人造无机纤维材料。它具有良好的隔音性能，其内部的纤维结构形成了众多细小的孔隙，能够有效地吸收和反射声波。在某小区的干式变压器房改造中，将原来普通的门窗更换为填充岩棉的隔音门窗，并在墙壁上加装了岩棉隔音板。改造后，通过噪声测试发现，在距离变压器房5米处，噪声声压级降低了10dB(A)，取得了显著的降噪效果。玻璃纤维同样是一种常用的隔音材料，它由玻璃制成的纤维组成，具有轻质、防火、隔热和隔音等优点。玻璃纤维的隔音原理与岩棉类似，其纤维间的空隙能够有效地阻止声波的传播。吸音棉则是一种由聚酯纤维或其他纤维材料制成的吸音材料，它具有吸音效果好、环保、易于加工等特点。吸音棉的多孔结构能够大量吸收声波能量，减少噪声的反射和传播。在一些对噪声控制要求较高的场所，如医院、学校附近的小区干式变压器房，使用吸音棉进行隔音处理后，能够有效降低噪声对周围环境的影响，满足了这些场所对安静环境的需求。5.3.2减振装置安装在变压器底部、母线桥架等部位安装减振装置是减少结构噪声的重要措施，其作用在于有效降低振动的传递和放大。在变压器底部安装减振装置是控制噪声的关键环节。变压器运行时产生的振动会通过底部传递到基础，进而传播到周围环境中，产生噪声。减振装置通常采用橡胶减振垫、弹簧减振器等。橡胶减振垫具有良好的弹性和阻尼特性，能够有效地吸收和缓冲振动能量。它的工作原理是利用橡胶的弹性变形，将振动的机械能转化为橡胶内部的热能，从而减少振动的传递。在某小区的干式变压器安装中，在变压器底部安装了橡胶减振垫，通过振动测试发现，变压器传递到基础的振动加速度降低了50%，有效地减少了因振动产生的噪声。弹簧减振器则是利用弹簧的弹性来缓冲振动，它能够根据变压器的重量和振动特性，提供合适的弹性支撑，减少振动的传递。弹簧减振器的优点是能够适应不同的振动频率和振幅，具有较好的减振效果。在一些大型干式变压器的安装中，采用弹簧减振器能够显著降低变压器的振动和噪声，提高变压器的运行稳定性。母线桥架在电流通过时会产生振动，从而成为噪声源之一。在母线桥架上安装减振装置可以有效地减少这种振动和噪声。常见的母线桥架减振装置有阻尼减振器、橡胶减振垫等。阻尼减振器通过在桥架上施加阻尼力，使振动能量在阻尼材料中消耗，从而抑制振动的传播。在某小区的配电系统中，母线桥架由于电流较大，产生了明显的振动和噪声。在安装了阻尼减振器后，母线桥架的振动得到了有效控制，噪声声压级降低了8dB(A)。橡胶减振垫同样可以用于母线桥架的减振，它能够隔离桥架与支撑结构之间的振动传递，减少噪声的产生。在母线桥架与支撑结构之间安装橡胶减振垫时，需要确保减振垫的安装位置准确，与桥架和支撑结构紧密接触，以充分发挥其减振作用。六、案例深度分析6.1案例一：[小区名称1]变压器噪声治理[小区名称1]建成于2010年，位于城市中心区域，小区内共有10栋居民楼，居民户数达800户。小区的配电系统采用了3台SCB10-1000/10型干式变压器，分别安装在小区的地下一层配电室。这些干式变压器为小区居民提供日常用电，额定容量为1000kVA，额定电压为10kV/0.4kV。在小区建成后的几年里，陆续有居民反映受到变压器噪声的困扰。尤其是居住在配电室附近楼栋的居民，在夜间休息时，能清晰听到变压器发出的“嗡嗡”声，严重影响了睡眠质量。有居民表示，即使关闭窗户，噪声依然能够传入室内，导致他们难以入睡，第二天精神状态不佳，长期下来，对生活和工作都产生了负面影响。经专业人员现场检测，发现该小区干式变压器噪声超标的主要原因是多方面的。从电磁因素来看，由于小区内居民用电设备的多样性和用电时间的不确定性，导致三相负载不平衡现象较为严重。在用电高峰期，三相电流的不平衡度达到了25%，这使得低压侧零序电流增大，进而引起铁芯内零序磁通增加，导致铁芯磁密升高，变压器噪声明显增大。从机械因素分析，变压器的安装存在问题，安装基础不够牢固，且变压器与基础之间未设置减振垫，使得变压器运行时产生的振动直接传递到基础和周围结构，放大了噪声。冷却风机的叶片因长期运行出现磨损，导致风机在运行时产生共振，也增加了噪声的强度。在运行环境方面，该小区所在区域的电网电压波动较大，有时电压偏差超过了额定电压的10%，这使得变压器经常处于过励磁状态，铁心磁致伸缩加剧，噪声增大。针对上述问题，采取了一系列治理措施。在优化变压器结构设计方面，对变压器的绕组进行了重新调整，使其电磁力分布更加均匀，减少了因电磁力不平衡导致的绕组振动和噪声。在安装与维护措施上，重新加固了变压器的安装基础，使其能够稳定支撑变压器，并在变压器与基础之间安装了橡胶减振垫，有效隔离了振动的传递。同时，定期对变压器进行维护检查，及时更换了冷却风机磨损的叶片，避免了风机共振产生的噪声。在隔音与减振技术应用方面，对配电室的墙壁和门窗进行了隔音处理，采用了岩棉隔音板和双层隔音玻璃，有效阻挡了噪声的传播。在变压器底部和母线桥架上安装了减振装置，进一步降低了振动和噪声。经过治理后，再次对该小区干式变压器的噪声进行检测，结果显示，在距离变压器5米处，噪声声压级从治理前的75dB(A)降低到了55dB(A)，符合《声环境质量标准》(GB3096-2008)中2类声环境功能区夜间噪声限值要求。居民反馈，变压器噪声明显减小，不再对日常生活造成干扰，睡眠质量得到了显著改善，小区的居住环境也得到了明显提升。6.2案例二：[小区名称2]噪声问题解决[小区名称2]位于城市的新兴住宅区，建成于2015年，小区规模较大，共有15栋居民楼，居住人口约1200户。小区配备了4台SCB11-1250/10型干式变压器，安装在小区中央的独立配电房内，主要为居民提供日常用电，额定容量为1250kVA，额定电压为10kV/0.4kV。自小区入住率逐渐提高后，居民陆续反映受到变压器噪声的困扰。尤其是在夜间，变压器发出的噪声严重影响居民的休息。有居民表示，噪声就像持续不断的“嗡嗡”声，即使关闭窗户，也能清晰地传入室内，导致难以入睡，睡眠质量受到极大影响，第二天精神状态不佳，长期下来对身心健康造成了负面影响。专业人员对该小区干式变压器噪声进行检测后，发现噪声超标的原因较为复杂。从电磁因素来看，小区内居民的用电习惯差异较大，部分居民夜间使用大功率电器，导致三相负载不平衡现象频繁出现。在用电高峰期，三相电流不平衡度最高达到30%，这使得低压侧零序电流显著增大，铁芯内零序磁通增多，铁芯磁密升高，从而导致变压器噪声明显增大。从机械因素分析，变压器的安装基础虽然较为牢固，但在安装过程中，变压器与基础之间的减振措施不到位，仅简单放置了普通橡胶垫，无法有效隔离振动传递。冷却风机的叶片在长期运行后出现磨损，导致风机在运行时产生共振，进一步增加了噪声强度。此外，母线桥架的连接部件存在松动现象，当母线中有大电流通过时，母线桥架产生振动，也成为噪声的一个来源。在运行环境方面，该小区所在区域的电网电压存在一定程度的波动，有时电压偏差超过额定电压的8%，这使得变压器处于过励磁状态，铁心磁致伸缩加剧，噪声增大。针对上述问题，采取了一系列针对性的治理措施。在优化变压器结构设计方面，对变压器的绕组进行了优化调整，通过合理分配绕组匝数和线径，使电磁力分布更加均匀，减少了绕组振动和噪声。同时，对铁心的夹紧力进行了重新调整，使其处于合理范围内，减少了铁心片之间的相对位移和振动。在安装与维护措施上，重新加固了变压器与基础之间的