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        電力變壓器控制震動噪聲的研究
        點擊次數:632 發布時間:2019-10-17

        1 變壓器噪聲產生機理

        變壓器的噪聲聲源分為本體噪聲和冷卻系統噪聲。本體噪聲主要來源于硅鋼片的磁致伸縮引起的鐵心振動以及硅鋼片接縫處和疊片之間存在因漏磁而產生的電磁吸引力。冷卻裝置的嗓聲主要來源于冷卻風扇和變壓器油泵在運行時產生的振動以及本體的振動會通過變壓器油、管接頭等零件傳遞給冷卻裝置,使冷卻裝置的振動加劇,輻射噪聲加大。

        電力變壓器噪聲是由于變壓器本體的振動和冷卻系統風扇的空氣流動產生的。具體來說,電力變壓器噪聲共有四個聲源,一是鐵心,二是繞組,三是油箱(包括磁屏蔽),四是冷卻系統的振動共同產生的,即空載、負載和冷卻系統引起的噪聲之和。鐵心產生噪聲的原因是構成鐵心的硅鋼片在交變磁場的作用下,會發生微小的變化即磁致伸縮,磁致伸縮使鐵心隨勵磁頻率的變化做周期性振動。繞組產生振動的原因是電流在繞組中產生電磁力,漏磁場也能使結構件產生振動。

        2 變壓器本體的噪聲

        在變壓器的噪聲來源于變壓器本體和冷卻系統兩個方面。變壓器本體振動產生噪聲的根源在于硅鋼片的磁致伸縮引起的鐵心振動。硅鋼片接縫處和疊片之間存在著因漏磁而產乍的電磁吸引力引起鐵心的振動。當繞組中有負載電流通過時,負載電流產生的漏磁通在繞組導體間產生電磁力引起繞組的振動。負載電流產生的漏磁通引起油箱壁(包括磁屏蔽等)的振動。

        變壓器的額定工作磁密通常取1.5~1.75T.國內外研究和試驗均證明,在這樣的磁密范圍之內,負載電流產生的漏磁引起的繞組、箱擘的振動比硅鋼片磁致伸縮引起的鐵心振動要小得多,也可以忽略。這就是說變壓器本體的振動完傘取決于鐵心的振動,而鐵心的振動可以看作完全是由硅鋼片的磁致伸縮引起的。

        3 變壓器噪聲的控制方法

        變壓器的噪聲控制方法可以分為從噪聲源上降低噪聲及增大噪聲在傳播過程中的衰減兩大類。降低變壓器噪聲的措施有:(降低鐵心磁密,在1.5~1.7 T范圍內,磁密每降低0.1 T,噪聲可降低1~3 dB(A)(采用磁致伸縮小的高導磁材料,選用高取向導磁硅鋼片是減少磁致伸縮有效的方法,在相同磁密下,磁致伸縮的大小還跟心柱與鐵軛的接縫結構有關,鐵心采用多級接縫比兩級接縫空載噪聲小,防止和減少硅鋼片在加工、生產過程中受到的機械撞擊,變壓器噪聲與硅鋼片疊裝質量密切相關,在鐵心夾緊方面,應避免鐵心接縫處存在尖角撓曲現象,并使得鐵軛夾緊力均勻,在鐵心疊片完成后,分別在鐵心下部和上部接縫處涂環氧膠或聚酯膠。為了防止鐵心共振,在設計低噪聲變壓器時,還要考慮鐵心的自振頻率,合理調整窗口尺寸,避開鐵心的自振頻帶。

        設計時合理分布繞組的安匝,將漏磁面積減小到小程度,使繞組軸向力達到小,從而減少鐵心夾件受到的沖擊力,鐵心拉板采用低磁鋼板,減少拉板和鐵心夾件之間的電磁吸力,減輕相互之間碰撞的作用力,這樣可以降低金屬撞擊噪聲的強度。由于油箱磁屏蔽的磁致伸縮可引起噪聲,所以油箱內盡量不使用磁屏蔽,可根據漏磁量的大小,適當增大油箱的大小,避免磁屏蔽的磁致伸縮而引起噪聲異常。變壓器噪聲的冷卻系統噪聲一般高于本體噪聲,合理控制冷卻系統的噪聲,能有效地降低變壓器的噪聲,在設計低噪聲變壓器時,盡量采用自冷式,為了滿足大容量變壓器散熱而采用冷卻器時,盡量選用低噪聲的潛油泵和低轉數風扇的冷卻器,也可根據負荷采用雙速風扇,當負荷較小時開動低速風扇,噪聲可相應的降低,當負荷較大時開動高速風扇,能使自冷變壓器容量提高。采用上述降低變壓器噪聲措施后,大型變壓器噪聲可降低10~20 dB(A),對于一般噪聲要求的大型變壓器是可以的,對于安裝在居民區附近的大型變壓器,變壓器噪聲需要降低20~40 dB(A),以上措施就無法滿足要求了,所以還要采取消聲措施。

        4 變壓器的消聲措施

        聲的產生不可避免,通過控制變壓器噪聲源降低噪聲是有限的。還要從噪聲的傳播途徑考慮,使噪聲在傳播過程中得到衰減,以達到消聲的目的。變壓器制造方面的消聲措施。加緩沖裝置,在鐵心墊腳處和磁屏蔽與箱壁之間放置防振膠墊,使鐵心和磁屏蔽振動傳到油箱時,由鋼性連接變為彈性連接,減少振動防止共振。在鐵心和油箱定位處的螺桿與受力部件之間加入絕緣層壓木,防止鋼性接觸而發出金屬撞擊產生的噪聲。加隔音層降低噪聲。根據油箱結構可將隔音板做成若干層,鋼板內放吸音材料。采取完全消聲油箱的辦法,能夠大幅度降低變壓器噪聲。采用消聲法降低噪聲。在變壓器1 m以內放置若干個噪聲發聲器,使它們發出的噪聲與變壓器發出的噪聲振幅相等,相位相反,使變壓器噪聲受到破壞性干擾。

        5 變電站方面的消聲措施

        由于市區內變電站與周圍建筑間距離較近,且變壓器發出的低頻噪聲隨距離的增加衰減得較慢,使周圍建筑的環境噪聲水平很難達到45~50 dB(A)的限值,所以對變壓器的外部采取消聲措施也是*的。從變電站方面出發,可以采取以下消聲方法,設置隔音室,把變壓器放在完全密封的房子里,可以有效降低噪聲30~40 dB(A),在室內布置變壓器時,應考慮噪聲在墻面反射時可能導致噪聲的增加,可以采用礦渣棉或類似的材料對墻面進行涂覆處理,增加吸聲系數,使噪聲明顯降低。在變壓器周圍建隔音墻,也能大大地降低噪聲水平。

        6 計算機仿真研究

        diyi;.單通道變壓器噪聲抑制采用LMS算法對變壓器的噪聲的基頻(100Hz)進行陷波消除。第二;.多通道的變壓器噪聲抑制。經過大量的研究以及前面的討論,可知變壓器的噪聲呈現低頻特性,并且不是連續譜噪聲,而是孤立的線譜噪聲以及主要能量集中在500Hz以下電網頻率的偶數倍處,所以只要消除100Hz、200Hz、300Hz、400Hz以及500Hz處的噪聲,那么對變壓器的噪聲的控制勢必能達到令人滿意的效果。下面采用多通道并聯

        型結構陷波器法對變壓器的噪聲進行控制,對變壓器多個頻率段噪聲進行控制,對比前后兩種情況可以看出變壓器噪聲能量比較大的幾個頻率處得到了明顯的抑制。仔細分析在降噪后其他頻率處的噪聲有少量的增加,但是增加的量與消除的整個噪聲相比是相當小的,所以對整個噪聲控制系統的影響可以忽略。

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