大型电力变压器振动和噪声控制方法研究

　　引 言

　　为了提高城市供电的可靠性和改善供电质量,减少电力传输的损耗,城网用大型降压变电站要建在市区。为了保证居民不受噪声干扰,供电部门将对变压器的噪声性能提出较高的要求。

　　本文在分析变压器振动和噪声产生的机理、传播途径和各种影响因素的基础上,结合变压器具体制造工艺,同时把经济效益也作为一项主要指标给予充分考虑后,提出了将变压器油箱作为实现变压器减振降噪目的的研究对象,通过改变变压器油箱的动力特性,和在箱壁表面附加阻尼钢板的办法,使油箱的固有频率远离变压器铁心带电后施加在油箱上的激振力的频率,并利用阻尼钢板的阻尼特性,使有可能发生共振的频率的振幅得到衰减,从而达到降低变压器辐射噪声的目的。

　　1 变压器的振动和噪声

　　1.1 变压器的结构简介

　　变压器主要由铁心、绕组、绝缘结构、油箱,以及其他一些附件组成。

　　(1)铁心

　　为了减少交变磁通在铁心中引起的损耗,变压器的铁心都是由厚度为0.27~0.35mm的硅钢片叠装而成,硅钢片的两面涂以绝缘漆,作为片间绝缘之用。目前,大容量变压器多采用高磁导率、低损耗的冷轧硅钢片。

　　铁心由两部分所组成(图1)。其中Z为铁心柱;e为铁轭,它使两柱之间的磁路闭合。铁心叠装好后,用夹铁和绑带夹紧坚固。

　　(2)绕组

　　绕组用高导电性能的铜导线绕制而成,在导线外面包缠有高强度的绝缘纸带。绕组套装在铁心上。为了绝缘方便,低压绕组紧靠着铁心,高压绕组则套装在低压绕组的外面。三相变压器中同一相的高、低压绕组套装在同一铁心柱上。

　　(3)变压器油箱

　　高低压绕组套装在铁心上之后,铁心与绕组总称为器身。器身将被放置在油箱中。大型电力变压器的油箱分为上节和下节油箱两部分,器身放置在下节油箱中,铁心垫脚与箱底之间进行刚性联结。上节油箱上布置有变压器的各种组件。上下节油箱装配、密封好后,在油箱中注满变压器油。变压器油主要起绝缘和散热的作用。

　　1.2 变压器振动和噪声的机理[1]

　　国内外的研究结果表明,变压器振动的根源在于:

　　(1)硅钢片的磁致伸缩引起的铁心振动。所谓磁致伸缩就是铁心励磁时,沿磁力线方向硅钢片的尺寸要增加,而垂直于磁力线方向硅钢片的尺寸要缩小,这种尺寸的变化称为磁致伸缩。磁致伸缩使得铁心随着励磁频率的变化而周期性地振动。

　　(2)硅钢片接缝处和叠片之间存在着因漏磁而产生的电磁吸引力,从而引起铁心的振动。

　　(3)当绕组中有负载电流通过时,负载电流产生的漏磁引起绕组、油箱壁(包括磁屏蔽等)的振动。