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电力变压器噪声测试

在设计和安装变压器、电抗器及其所安装的冷却设备时,要考虑许多参数,其中之一是设备在现场正常运行条件下所发出的噪声。变压器所发出的可听到的噪声是由铁心的磁滞伸缩变形和绕组、油箱及磁屏蔽内的电磁力引起的。从历史上看,一直认为磁场诱发铁心叠片沿纵向振动所产生的噪声是变压器噪声的主要成分。振动的幅值与铁心叠片中的磁通密度及铁心材质的磁性能有关,而与负载电流关系不大。但随着目前铁心设计的进步及采用较低的磁通密度,铁心中的噪声已有所降低,于是电磁力所产生的噪声便成为变压器噪声不可忽视的成分。电流在绕组中通过会在绕组中产生电磁力。此外,漏磁场也能使结构件产生振动。电磁力(和振动幅值)与电流的平方成正比,而发射的声功率与振动幅值的平方成正比。因此,发射的声功率与负载电流有很明显的关系。器身(铁心和绕组的组合体)中的振动又能使油箱、磁屏蔽及导气管(如果有)产生共振。

对于干式空心并联电抗器或干式空心串联电抗器,作用于绕组上的电磁力所产生的噪声与上面所述相类似。这些振动力使电抗器在轴向和幅向上产生振动,且轴向和幅向的支撑件及制造中的偏差又可能导致除旋转对称振动外的其他模式的振动。对于铁心电抗器,作用于铁心中的力还会引起进一步的振动。

对于所有的电气设备,还需了解电源高次谐波对其所产生的影响。振动通常发生在偶次谐波下,且第一个谐波是最主要的。如果电源中还含有其他的频率,则还会产生其他的力。对于某些应用,这一点或许是很重要的,因为人的耳朵对这些高频更加敏感。

最后任何配套的冷却设备在运行时都将会产生噪声。由于要使油和空气强迫流动,这样风扇和油泵还会产生宽频带噪声。

国标GB/T 1094.10-2003《电力变压器 第10部分 声级测定》给出变压器、电抗器及其所安装的冷却设备的声功率级测试方法,主要包括声压法和声强法。其中声压法主要基于GB/T 3768,其标准偏差为3dB;声强法则基于GB/T 16404系列。声强测量与声压测量相比,有如下几个优点:

  • 声强计仅对声场的传播部分有反应,而忽略任何非传播部分,如:对驻波和反射波无反应。

  • 只要外界声源的声级大致恒定,声强法便可减少外界声源的影响。

声功率测试时设备的负载条件应由制造单位和用户在订货时协商确定。若一台变压器的空载声级很低,则运行时负载电流所产生的噪声可能影响变压器的总声级。同时由于电抗器所吸取的电流取决于所施加的电压,故电抗器不能在空载状态下进行试验。如果工厂的电源容量足以供电抗器进行全电压励磁,则对于电抗器,可以采用与变压器相同的测试方法。此外,若条件合适,这些测试方法也可用于现场测量。另外通常情况下,声功率测试应在分接开关(如果有)处于主分接时进行。然而,在主分接下运行时,也有可能不会产生最大的声级。此外,变压器在运行时,由于空载磁通和漏磁通的叠加,能使铁心中某些部分的磁通密度发生变化。因此,对于特殊使用条件(特别是变磁通调压)下的变压器,经协商,可以在非主分接下,或者对于不带分接的绕组在电压不等于额定电压下进行声级测量。这一点应在试验报告中明确地表示出。最后为了测量变压器和冷却设备及油泵的声功率,测试时可容许的供电组合为:

  • 变压器供电,冷却设备及油泵不运行;

  • 变压器供电,冷却设备及油泵投入运行;

  • 变压器供电,冷却设备不运行,油泵投入运行;

  • 变压器不供电,冷却设备及油泵投入运行。

这样,如分别测得各个部件的声功率级,设备总的声功率级就可以通过声功率级的加减法运算得到。

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