山東特變電力設(shè)備有限公司
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干式電力變壓器是電力輸送的關(guān)鍵電氣設(shè)備,由于數(shù)量眾多,變壓器本身消耗的電能也相當(dāng)可觀。目前,我國所有變壓器自身消耗的電能占全國發(fā)電量的3%~10%。而在配電網(wǎng)損耗中,變壓器損耗占40%~60%,節(jié)能潛力巨大。近年來,我國電力需求增長迅速,電網(wǎng)高速建設(shè)和投資拉動了輸變電設(shè)備的市場需求。巨額的電力建設(shè)投資給變壓器行業(yè)帶來了機遇和挑戰(zhàn),促使變壓器行業(yè)得到了快速發(fā)展。
干式電力變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備,是用來將某一數(shù)值的交流電壓(電流)變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓(電流)的設(shè)備。電力變壓器產(chǎn)生噪聲共有三個聲源,一是鐵心,二是繞組,三是冷卻器,即空載、負(fù)載和冷卻系統(tǒng)引起的噪聲之和。鐵心產(chǎn)生噪聲的原因是構(gòu)成鐵心的硅鋼片在交變磁場的作用下,會發(fā)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(chǎn)生振動的原因是電流在繞組中產(chǎn)生電磁力,漏磁場也能使結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生振動。電磁力(和振動幅值)與電流的平方成正比,而發(fā)射的聲功率與振動幅值的平方成正比。因此,發(fā)射的聲功率與負(fù)載電流有很明顯的關(guān)系。
影響干式電力變壓器噪聲的因素表現(xiàn)如下:
1、鐵心產(chǎn)生噪聲的原因主要是在交變磁場作用下,硅鋼片的尺寸會發(fā)生微小的變化。由于磁致伸縮的變化周期是電源頻率的半個周期,磁致伸縮引起的電力變壓器本體的振動,是以兩倍的電源頻率為基頻率的,所以硅鋼片的振動主要是由鐵磁材料的磁致伸縮特性引起的。磁致伸縮率大小與硅鋼片的材質(zhì)有關(guān)。磁致伸縮率越大,則噪聲就越大。當(dāng)磁場強度相同的情況下,材質(zhì)好的硅鋼片磁致伸縮也小,因此噪聲也小。
2、干式電力變壓器空載噪聲除與本身材質(zhì)等有關(guān)外,還與接縫的情況有關(guān)。影響空載噪聲的其它因素 :
(1)鐵心結(jié)構(gòu)的影響。噪聲與心柱和鐵軛直徑、鐵心窗高、鐵心窗口寬度、鐵心質(zhì)量有關(guān)。鐵心質(zhì)量每降低1t,噪聲可降低1/3dB(A)值。鐵心窗高與鐵心直徑的比值每減小0.1,電力變壓器噪聲就要降低2—3dB。
(2)空載噪聲的頻率是以兩倍電源頻率為其基頻的。鐵心中除了基頻磁通外,還有高頻磁通,所以空載噪聲頻率也存在二次以上的高頻頻波。當(dāng)鐵心油箱的固有頻率與噪聲頻率接近時,將發(fā)生噪聲共振現(xiàn)象,使噪聲增大。因此,干式電力變壓器鐵心和油箱的固有頻率要避開一些高頻頻波。
(3)為了防止鐵心共振,在設(shè)計低噪聲電力變壓器時,還要考慮鐵心的自振頻率。當(dāng)電力變壓器的額定頻率為50Hz時,鐵心的自振頻率應(yīng)避開以下頻帶:75-125Hz,165-235Hz,275-325Hz,375-425Hz。如自振頻率避開共振頻帶,鐵心將不會產(chǎn)生共振。