输电线进行交流电的传输依赖于变压器升高或降低电压的能力。较高的电压可使输电线在进行长距离传输时减少电能的损耗,同时在城镇和建筑物附近以较低的电压进行传输可以确保安全性。变压器是电力供应的必要组件,但它们也带来了不必要的噪声。噪声消除变压器
变压器噪声是由本体结构设计、选型布局、安装、使用过程中,变压器本体及冷却系统产生的不规则、间歇、连续或随机引起的机械噪声及空气噪声总和。变压器所产生的噪声广泛影响住宅小区、商业中心、轻站、机场、厂矿、企业、医院、学校等场所。具体来说,变压器噪声共有三个声源,一是铁心,二是绕组,三是冷却器,即空载、负载和冷却系统引起噪声之和。铁心产生噪声原因是构成铁心硅钢片交变磁场作用下,会发生微小变化即磁致伸缩,磁致伸缩使铁心随励磁频率变化做周期性振动,铁心磁致伸缩变形和绕组、油箱及磁屏蔽内电磁力所引起。绕组产生振动原因是电流绕组中产生电磁力,漏磁场也能使结构件产生振动。电磁噪声产生原因是磁场诱发铁心叠片沿纵向振动产生噪声,该振动幅值与铁心叠片中磁通密度及铁心材质磁性能有关,而与负载电流关系不大。 电磁力(和振动幅值)与电流平方成正比,而发射声功率与振动幅值平方成正比。
解决方法
运行中变压器的噪声通常是指变压器的本体噪声和冷却装置噪声合成的噪声。因此,为了降低变压器的噪声,也应从这两个方面来采取有效的技术措施。目前,国内变压器噪声检测机构有清华大学建筑物理实验室。
一方面,对变压器的本体噪声,可通过减小铁心的振动和降低噪声的发散能力来控制;也可通过减振及隔声、吸声等措施,使噪声在传播途径中得以衰减。
另一方面,对冷却系统的噪声加以控制,使其噪声接近或低于本体噪声水平,也能有效降低变压器噪声。
1. 降低变压器本体噪声
(1)铁心采取的技术措施
① 选用磁致伸缩ε小的优质硅钢片优质硅钢片提高了结晶方位的完整度,特殊涂层增加了其抗张力,从而降低了其磁致伸缩ε。在磁通密度为1.5T时,高晶粒取向硅钢片的磁致伸缩ε只有一般硅钢片的60%。因此,在相同磁密下,优质硅钢片的磁致伸缩ε较小,产生的振动也相应较小,噪声可降低2~4dB(A)。
② 降低铁心的磁通密度B 铁心的额定工作磁密B通常取决于噪声及空载损耗的要求值。试验结果表明,额定磁密B在1.5~1.8T范围内,磁密每降低0.1T,铁心的噪声可降低2~3dB(A)。磁密变化引起的噪声变化量ΔLpa可由以下公式确定: ΔLpa=10lg[(B1/B2)8 (GFe2/GFe1)1 ],dB(A) 式中B1、B2——分别为变化前后的工作磁密 (T) GFe2、GFe1——对应B1、B2的铁心重量 (kg)应注意的是,磁密的降低不仅导致变压器体积和重量的增加,使经济指标变差,而且会使噪声发射的表面积增大,从而导致变压器的声功率级增大。
③ 采用全斜交错接缝的铁心结构在传统的心柱和铁轭交错接缝结构中,磁力线在接缝处横向穿越附近的硅钢片,会产生涡流和磁饱和,导致噪声和空载损耗增大。而采用全斜交错接缝,保证了心柱和铁轭搭接,减小了磁通畸变,保证了铁心整体机械强度。实践证明,当磁密为1.7T时,铁心采用全斜交错接缝噪声能降低3~5dB(A)。
④ 增大铁轭面积以减少铁轭中的磁通密度由于变压器心柱产生的噪声能通过线圈和围屏得到有效的衰减,因此,本体噪声大部分来源于铁轭的振动。在变压器设计时,应保证每级铁轭与心柱的片宽比应与它们截面积之比完全相同。这样才能避免磁通由心柱进入铁轭时,由于产生垂直硅钢片表面的漏磁通而引起的噪声增大。
⑤ 增加铁心接缝有试验表明,当变压器铁心由两级接缝变为三级接缝时,其噪声可降低3~6dB(A)。这是因为在两级接缝中,对应的两个接缝间隙只跨越一层叠片,而三级接缝则跨越两层叠片,通过每层跨接叠片末端处的磁密降低,故而导致噪声降低。
⑥ 控制铁心夹紧力有资料表明,当铁心夹紧力在压强为0.08~0.12Mpa时,变压器噪声最低。在铁心制造过程中可通过力矩扳手合理控制夹紧力;同时也可在心柱级间放置绝缘棒,使心柱绑扎受力均匀,防止因铁心受力不均匀而导致磁致伸缩ε增大。使用以上措施,能降低本体噪声3~6dB(A)。
⑦ 采用先进的加工工艺磁致伸缩ε对应力极为敏感。在相同磁密条件下,有较大应力的硅钢片与应力较小的硅钢片相比,ε随应力的增加而急剧增大。因此,采用先进、合理的加工措施如:采用自动化的横、竖剪切线,控制硅钢片堆放高度,不叠上铁轭,对油道和夹件绝缘等使用的纸板进行预压密化处理等措施都可减少硅钢片的应力增加,从而降低变压器噪声。
⑧ 在铁心垫脚与箱底之间放置减振橡胶如前所述,铁心的磁致伸缩振动分别是通过垫脚和绝缘油这两条途径传给油箱的。在铁心垫脚与箱底之间放置减振橡胶,能使器身与油箱间的刚性接触变为弹性接触。从而,阻断部分振动的传递,减小本体噪声。
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