非晶合金干式變壓器負(fù)載噪聲的研究

文／順特電氣設(shè)備有限公司 區(qū)富洋 吳紅菊 劉燕／

1 前言

非晶合金干式變壓器是以新型導(dǎo)磁材料－非晶合金作為鐵心的節(jié)能型干式變壓器。由于非晶合金材料具有損耗極低的特性，使得非晶合金干式變壓器節(jié)能效果非常突出，而這一特性正好響應(yīng)了我國(guó)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的國(guó)策，因此非晶合金干式變壓器相對(duì)于普通取向硅鋼片型干式變壓器在市場(chǎng)將具有較大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

由于非晶合金材質(zhì)特性，非晶合金干式變壓器鐵心一般為矩形截面，采用三相五柱式或三相三柱式結(jié)構(gòu)；高低壓繞組相應(yīng)做成矩形，低壓繞組一般為箔繞式，高壓繞組為線繞式、環(huán)氧樹(shù)脂澆注結(jié)構(gòu)。作為一種新型的低損耗干式變壓器，非晶合金干式變壓器繼承了傳統(tǒng)干式變壓器的難燃、阻燃、可靠性高和免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。但是噪聲、受力以及成本問(wèn)題一直制約著其飛速發(fā)展。

本文結(jié)合本公司實(shí)際產(chǎn)品噪聲振動(dòng)試驗(yàn)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析出影響非晶合金干式變壓器負(fù)載噪聲的主要因素，提出控制負(fù)載噪聲的解決辦法，并利用此方法在改進(jìn)產(chǎn)品中成功降低負(fù)載噪聲17dB。

2 影響非晶合金干式變壓器負(fù)載噪聲的主要因素

電力變壓器噪聲聲源主要有以下幾方面：

鐵心磁致伸縮導(dǎo)致鐵心振動(dòng)。

鐵心疊片接縫處磁力線發(fā)生畸變產(chǎn)生的縱牽力。

負(fù)載電流產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)在繞組導(dǎo)體間、繞組間、繞組和鐵心之間產(chǎn)生的電磁力引起繞組、鐵心振動(dòng)。

空載試驗(yàn)時(shí)繞組通過(guò)的電流只有負(fù)載試驗(yàn)時(shí)繞組通過(guò)的額定電流的百分之幾，所以可以認(rèn)為空載試驗(yàn)中變壓器的噪聲主要來(lái)自鐵心磁致伸縮，其他由于電流作用產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)空載試驗(yàn)噪聲的貢獻(xiàn)可以忽略不計(jì)，因此空載試驗(yàn)時(shí)噪聲反應(yīng)了鐵心材質(zhì)選取及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理；負(fù)載試驗(yàn)時(shí)繞組匝電壓很小，所以對(duì)鐵心勵(lì)磁作用也很小，因此負(fù)載試驗(yàn)時(shí)鐵心磁致伸縮引起的噪聲可以忽略不計(jì)；然而由于負(fù)載試驗(yàn)時(shí)，繞組通有額定電流，在電流作用下，變壓器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)也是影響負(fù)載試驗(yàn)噪聲的主要因素。因此非晶合金干式變壓器負(fù)載噪聲聲源主要是繞組及夾件在負(fù)載電流作用下的振動(dòng)。

3 試驗(yàn)研究及試驗(yàn)數(shù)據(jù)

以產(chǎn)品型號(hào)為：SCBH15-2000/6.3，生產(chǎn)代號(hào)：962003，容量為2000kVA三相三柱非晶合金干式變壓器（以下簡(jiǎn)稱非晶干變）為研究對(duì)象，為了識(shí)別非晶干變負(fù)載噪聲偏大聲源，我們分別對(duì)非晶干變進(jìn)行了空載噪聲振動(dòng)試驗(yàn)、負(fù)載噪聲振動(dòng)試驗(yàn)，采用聲級(jí)計(jì)測(cè)試各點(diǎn)噪聲，采用DHDAS 5923動(dòng)態(tài)信號(hào)采集系統(tǒng)測(cè)試各點(diǎn)振動(dòng)加速度幅值。

1）干變?cè)肼曊駝?dòng)試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置

（1）噪聲測(cè)點(diǎn)分布（如圖1所示）

（2）振動(dòng)測(cè)點(diǎn)分布（如圖2、3所示）

圖1 聲級(jí)測(cè)點(diǎn)布置圖

圖2 夾件振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置圖

圖3 線圈振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置

2）空載噪聲振動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

（1）噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)(dB)

12 點(diǎn)測(cè)試平均值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于GB/T 22072-2008《干式非晶合金鐵心配電變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》的要求。

（2）加速度傳感器測(cè)試點(diǎn)振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)(mm/s2)如表1所示。

3）負(fù)載噪聲振動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

（1）噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)（包括各種負(fù)載電流情況下）如表2所示。

（2）加速度傳感器測(cè)試點(diǎn)振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)(mm/s2) 如表3所示。

（3）墊塊調(diào)整前后噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)（額定電流）如表4所示。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

通過(guò)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知負(fù)載試驗(yàn)噪聲明顯大于空載試驗(yàn)噪聲，對(duì)比兩試驗(yàn)中夾件上各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)加速度變化不大，可以排除負(fù)載試驗(yàn)時(shí)噪聲偏大是由于夾件振動(dòng)。根據(jù)影響非晶干變負(fù)載噪聲的幾大因素，可以判斷容量為2000kVA三相三柱非晶合金干式變壓器負(fù)載試驗(yàn)噪聲偏大主要聲源來(lái)自繞組，而且通以不同負(fù)載電流時(shí)，噪聲變化比較明顯。通過(guò)調(diào)整墊塊壓緊程度測(cè)試噪聲數(shù)據(jù)對(duì)比可知，無(wú)論墊塊是松是緊，噪聲幾乎沒(méi)變化，可見(jiàn)繞組軸向振動(dòng)對(duì)負(fù)載噪聲影響不大。通過(guò)傳感器測(cè)試負(fù)載試驗(yàn)時(shí)高低壓繞組輻向振動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)低壓繞組振動(dòng)明顯大于高壓繞組，特別是在低壓繞組的長(zhǎng)邊。故通過(guò)上述分析初步認(rèn)定：低壓繞組在電動(dòng)力作用下輻向振動(dòng)是導(dǎo)致此非晶干變負(fù)載試驗(yàn)時(shí)噪聲偏大的主要因素。

5 負(fù)載噪聲解決辦法

負(fù)載噪聲偏大是由于低壓繞組輻向振動(dòng)較大引起，可能是低壓繞組強(qiáng)度較弱，因此我們對(duì)低壓繞組裝配采取特殊工藝的辦法來(lái)降低負(fù)載噪聲。同一臺(tái)產(chǎn)品將低壓繞組特殊處理后再裝配進(jìn)行空載噪聲測(cè)試及負(fù)載噪聲測(cè)試，并采用傳感器測(cè)量了高低壓繞組負(fù)載試驗(yàn)時(shí)輻向振動(dòng)（繞組振動(dòng)數(shù)據(jù)表5所示）。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)空載試驗(yàn)時(shí)噪聲幾乎沒(méi)變，負(fù)載試驗(yàn)時(shí)低壓繞組輻向振動(dòng)明顯減弱，且負(fù)載試驗(yàn)時(shí)噪聲直接下降17dB，可見(jiàn)低壓繞組強(qiáng)度較弱的確是負(fù)載噪聲偏大主要原因。

表1 空載試驗(yàn)時(shí)加速度傳感器測(cè)試點(diǎn)振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)(mm/s2)

表2 噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)

表3 負(fù)載試驗(yàn)時(shí)加速度傳感器測(cè)試點(diǎn)振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)(mm/s2)

表4 墊塊調(diào)整前后噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)

表5 低壓繞組改進(jìn)后負(fù)載試驗(yàn)繞組振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)(mm/s2)

6 總結(jié)

非晶干變?cè)肼曇恢敝萍s著其發(fā)展，本文對(duì)一臺(tái)容量為2000kVA三相三柱非晶合金干式變壓器負(fù)載噪聲偏大現(xiàn)象進(jìn)行研究分析，通過(guò)試驗(yàn)分析找出偏大噪聲聲源，通過(guò)工藝改進(jìn)，成功將負(fù)載試驗(yàn)噪聲降低17dB,為進(jìn)一步研究非晶合金干式變壓器噪聲問(wèn)題提供了一種研究思路。

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