换流变压器振动噪声问题研究综述

随着我国特高压输电工程的不断建设,容量大、电压等级高的换流变压器数量激增,其产生的振动与噪声问题对设备本身及周边环境造成了较大危害,所以换流变压器振动噪声机制及控制问题受到了国内外学者的密切关注。本文从换流变压器振动噪声产生机理、特性、影响因素以及减振降噪措施等方面对国内外研究进展进行综述,归纳了铁心、绕组的振动机理及影响因素;给出了谐波和直流偏磁对铁心、绕组振动的影响;总结了抑制换流变压器振动的有效措施,从振动源和传递路径两方面对减振降噪措施进行了梳理,本文的研究成果对换流变压器的结构优化和减振降噪研究具有重要指导意义。     

电力变压器振动与噪声及其控制措施研究现状与展望

随着电网系统的快速发展,大容量、高电压电力变压器不断增多,其振动与噪声对设备自身及周边居民的健康造成的影响日益凸显,因此变压器振动与噪声及其控制受到了国内外学者的广泛关注。文中从变压器振动噪声机理、特性、影响因素以及控制措施等方面对国内外研究进展进行综述。分析了硅钢片的磁致伸缩特性及Maxwell应力特性,得出铁心振动噪声的主要来源及数学模型;根据绕组磁场分布及受力分布,分析了绕组轴向及幅向振动特性及数学模型;总结了冷却设备等部件的振动特性。从振动产生、传递到噪声辐射等过程分析了变压器传播特性。从激励—模态—振动—噪声入手,在源、传递路径两方面对减振降噪措施进行了总结。对未来研究重心进行了展望,包括:绕组振动数学模型的完善;铁心和绕组振动的相互影响;仿真研究的完善;基于调整模态特性的变压器减振降噪措施研究;测量手段的多样化。     

基于冗余卷积编解码器的变压器噪声抑制

变压器运行过程中产生的声信号是评估变压器运行状态以及变电站噪声水平的重要依据。提出一种基于冗余卷积编解码器网络（redundantconvolutionalencoderdecoder,RCED）的变压器噪声抑制方法，利用短时傅立叶变换得到干净声信号和含噪声信号的时频特征，构建了变压器声信号降噪模型。通过对某换流站换流变压器的噪声信号进行测试验证，结果表明：所提模型具有较好的降噪效果，所提方法对于变压器声纹振动在线监测系统以及变电站噪声的准确检测具有参考意义。     

城市轨道交通引起的变压器直流偏磁噪声与振动特性

城市轨道交通的发展容易引起变压器直流偏磁问题,噪声与振动特性监测是判断变压器运行状态的重要手段。为此,研究了由城市轨道交通引起的变压器直流偏磁问题的产生机理,对直流偏磁条件下变压器的噪声与振动信号进行了现场监测,分析了直流偏磁前后变压器噪声与振动特性,从中提取了直流偏磁特征量,并将该特征量与变压器噪声与振动信号的变化趋势进行对比。结果表明,变压器直流偏磁问题的产生与城市轨道交通的运行状态有关,变压器出现直流偏磁时,其噪声、振动以及中性点直流信号急剧增大且具有相同的变化趋势,以噪声与振动信号奇偶次谐波比为特征量能够对变压器直流偏磁状态进行有效评价。     

谐波激励下电力变压器振动特性

电力变压器受谐波驱动将产生频率含量丰富的振动和噪声，振动加速度和总体声功率增大将导致变压器机械和绝缘故障概率提高，影响电力系统运行的稳定性，难以满足国家标准要求，因此研究电力变压器的振动特性具有重要意义。文中首先分析电力变压器的振动来源和传递过程，并试验研究变压器整体的模态特性和振动特性，获得其各阶振型；在模态分析的基础上进一步搭建变压器振动信号测量平台，分别对变压器三相进行谐波激励下的负载试验与空载试验，分析谐波激励下变压器振动的传递过程，研究不同频率谐波下变压器的振动特性和相应变化规律。     

电网变压器铁心磁致伸缩与油箱外特性关联分析

研究主要关注变压器本体的振动原理、噪声频谱特征,建立从铁心磁致伸缩、振动传递途径、油箱振动到油箱噪声外特性的关联关系。同时,介绍了现有设备标准、噪声排放标准不匹配现象。通过对铁心2个方向上的振动加速度测量,明确振动的频率特征;通过对大量变电站实测数据的分析,总结变压器的本体声压级特征、频谱特征、振动特征的统计规律以及集中度。建立了磁致伸缩频率与油箱外噪声特性的关联关系,验证了噪声频谱特性为100 Hz及其整数倍特征。变压器铁心由磁致伸缩引起的振动频率为工频激励电流频率的2倍,即100 Hz。而油箱外噪声特性表现为100 Hz基频的各整数倍高次谐波同样有噪声贡献,如200 Hz、300 Hz、400 Hz等。变电设备本体降噪是发展趋势之一。     

非晶合金铁心变压器振动噪声分析与研究

通过对一台非晶合金铁心干式配电变压器振动噪声的特性测试分析及力学建模与分析,对变压器噪声源进行了识别,并得出了降噪的措施。     

换流站交流滤波电容器振动与噪声研究综述

在高电压、大容量的直流输电系统中,交流侧谐波电流大,滤波电容器数量多,使得交流滤波电容器装置成为换流站可听噪声的主要来源之一。对近年来电容器振动与噪声研究进行了总结。通过分析排除了电容器内部的磁力作用和电容器心子与外壳间的电磁力影响,得出内部静电力是电容器振动与噪声的激励源。从功能转换的角度推导得出电容器极板受力与电压平方成正比。根据电容器振动与噪声特性及产生机理,分析了影响电容器振动噪声的主要因素,包括谐波频率与相位、浸渍剂、压紧系数和安装方式等。最后,论述了目前的噪声预估方法,并介绍了几种主要的降噪措施。综上所述,电容器内部的振动与传递过程是目前其减振降噪研究的重要内容,对电容器装置噪声的预估和降噪措施的研制均具有指导意义。     

基于有限元法的变压器电磁振动噪声分析

变压器噪声是变电站主要噪声来源之一,研究变压器噪声对合理评估变电站噪声水平及对变压器降噪分析具有重要意义。从变压器噪声产生机理入手,分析变压器铁心和绕组的电磁振动噪声,建立了其电磁-结构-声场有限元模型。通过瞬态电磁场分析,并基于虚位移法得到铁心和绕组所受电磁力的时域波形,采用FFT变换对结果进行后处理获取电磁力的主要谐波分量大小,将其作为结构谐响应分析的激励源,通过频域内的振动分析得到铁心和绕组表面各节点的振动位移,并将其作为变压器声场分析的边界条件,进一步求解变压器声场模型,分析得到变压器周围空间场点在噪声集中频率100 Hz和200 Hz上的声压级,并与实测值进行对比分析,验证了该模型的可行性,可为变压器噪声预测提供理论依据和计算方法。     

地磁感应电流对变压器振动、噪声的影响

为研究太阳活动引起的地磁暴在电网中产生地磁感应电流对电网运行的不利影响,通过对岭澳核电站和上河变电站主变压器中性点电流实测数据与相关地磁台磁暴数据相关性的比较分析,说明了我国电网已经受到地磁暴的侵袭;通过分析比较正常运行变压器的振动噪声特性和地磁感应电流作用下变压器的振动噪声特性,认为地磁暴会引起变压器振动噪声的增大,江苏、浙江、广东等电网发现了大量变压器振动噪声异常的事件为地磁暴在输电线路中产生的地磁感应电流所致。目前,1000kV特高压工程已开工建设,与500kV电网相比,特高压线路的单位电阻更小,并且线路更长、建设规模更大,更易受到地磁暴的影响,因此磁暴影响问题迫切需要研究。     

负载因素对油浸式配电变压器噪声特性的影响

为了研究负载因素对变压器噪声特性的影响,在半消声室环境中开展了额定负载、过电压、三相不平衡、谐波负载等条件下的油浸式配电变压器的噪声检测,对比研究了不同负载条件下配电变压器的噪声特性。结果表明,变压器噪声水平与过电压、三相不平衡、谐波负载等运行条件密切相关。随着过电压水平、不平衡程度、谐波负载容量的增加,变压器噪声水平明显增大,其中,不平衡谐波负载对变压器噪声水平的影响最为显著,可导致变压器运行噪声增加40 dB(A)以上。由于配电变压器运行条件普遍较为恶劣,在配电变压器噪声控制过程中,应充分考虑负载因素的影响,制定合理的噪声控制措施。研究结果对于配电变压器噪声与振动控制具有参考意义。     

基于直流偏磁影响下变压器本体振动与噪声的在线监测

地磁感应电流或换流变压器中的直流电流分量易造成直流偏磁现象。而直流偏磁又是使变压器振动、噪声增大的主要原因,所以振动噪声水平是反应直流偏磁状态下变压器运行情况的重要指标。因此,针对直流偏磁对变压器带来的影响,本文开发了适用于交流变压器的振动与噪声实时监测系统,并专门编制了相应的采集和分析软件,可实现对振动时域频域波形的实时监测。系统分析了交流变压器直流偏磁电流对变压器振动与噪声的影响规律,从测点选择方法、监测思路及监测结果评价等多方面系统研究了交流变压器振动与噪声监测方法,为系统开展交流变压器振动和噪声的研究,分析变压器可能存在的故障提供了依据。     

不同铁磁材料变压器铁芯磁致伸缩及振动噪声特性分析

实际运行工况下,非晶合金变压器的振动噪声要明显高于传统取向硅钢铁芯变压器,其原因主要是相同磁化条件下非晶合金的磁致伸缩现象通常高于冷轧取向电工钢片。因此,深入掌握不同铁磁材料的磁致伸缩特性是有效解决变压器铁芯减振降噪问题的前提和基础。本文首先测试了非晶合金带材在交变磁化下的磁致伸缩特性,得到了不同磁化强度下磁致伸缩回环曲线,以及磁致伸缩峰峰值与磁化强度的关系曲线,并与取向电工钢片的磁致伸缩特性进行了对比分析。在此基础上,仿真计算了一台非晶合金变压器铁芯三维主磁场分布,并结合上述磁致伸缩特性曲线,建立了铁芯振动位移数值仿真模型和声场仿真模型,完成了铁芯结构力场和声场的多物理场耦合计算,得到了磁致伸缩效应引起的非晶变压器铁芯振动位移与噪声分布。最后,对比分析了不同铁磁材料变压器铁芯的振动和噪声。研究结果表明,在同样磁化条件下,非晶合金带材的磁致伸缩应变是取向硅钢片的50倍左右,由此引起的非晶变压器铁芯噪声高于传统硅钢变压器铁芯20dB左右。     

电力变压器噪声分析及控制技术研究综述

针对电力变压器运行产生的噪声问题,从变压器噪声的产生机理和传播途径入手,阐述了变压器噪声控制的重要性,总结了变压器噪声水平的测定方法,介绍了降低变压器噪声的控制策略。在变压器制造工艺方面,建议使用优质硅钢片作为铁心材料,并在设计、制造和安装变压器过程中采取有效降噪措施。在噪声传播途径方面,可采用安装减振底座、消声器、隔音板和隔离间等被动降噪措施,以及以有源降噪技术为主的主动降噪措施。对于换流变压器,可利用滤波技术从源头抑制噪声。     

电池储能变电站噪声特性及控制技术研究

储能变电站的建设正迎来高速发展期,研究其噪声特性及控制技术对其项目落地实施具有重要意义。以电池储能变电站为研究对象,对储能变电站内储能升压一体机、电池舱、变压器噪声水平、频谱特性进行了系统测量与分析。测试结果表明,储能升压一体机噪声值最高,投运后达71～87 dB(A),其噪声最大部位位于PCS舱进风口、出风口位置,噪声频谱为典型的PCS噪声频谱,以2.4 kHz及其谐频为主。通过采用低噪声设备、优化储能变电站平面布置、加装降噪装置等措施,可有效降低储能变电站噪声对周边环境的影响。     

稳态条件下变压器绕组轴向振动特性及其影响因素

为了研究变压器绕组振动的影响因素,建立了10 kV/400 V电力变压器的有限元模型,利用Maxwell以及ANSYS Workbench等软件的辅助,对变压器绕组在稳态运行条件下的振动特性进行了仿真计算,并将结果同实测数据进行对比验证。针对绕组轴向振动数学模型中的弹性元件—绝缘垫块开展了力学特性影响因素试验,并进行了变压器温升试验和绕组松动试验、以及大量现场振动普测数据的统计学分析,分别得到了绕组轴向振动特性随其预紧力、温度、老化程度的变化趋势。结果表明,绕组预紧力增大时,变压器箱体振动频谱中的基频及高次谐波分量均减小;变压器振动随油温升高呈线性增长;变压器运行年限对其振动基频分量影响较小,但随着运行年限的增长,变压器箱体振动信号谐波畸变率升高。     

基于CAE的变压器结构减振降噪技术研究

利用ANSYS和LMS软件对变压器的振动和噪声水平进行了仿真分析,针对变压器的振动和噪声传递路径,提出了减振降噪方案。     

电力变压器铁心、油箱振动特性及与近场噪声的关联性研究

变压器的噪声主要是由油箱的振动产生,油箱的振动主要是由铁心的振动产生,而铁心的振动主要是由电磁力产生,为了研究铁心电磁力、铁心振动、油箱振动与近场噪声的关联关系,采用虚功法对不同电压下不同方向变压器铁心的电磁力进行了仿真计算,采用有限元分析法对不同电压下变压器铁心的振动特性进行了仿真计算,并利用加速度传感器测试了不同电压作用下不同方向铁心、油箱的振动特性,以及变压器的近场噪声特性,探讨了铁心振动的传递过程,发现铁心电磁力的大小、方向、频率与铁心振动、油箱振动、变压器近场噪声具有明显的相关性。     

电力变压器铁心、油箱振动特性及与近场噪声的关联性研究

变压器的噪声主要是由油箱的振动产生,油箱的振动主要是由铁心的振动产生,而铁心的振动主要是由电磁力产生,为了研究铁心电磁力、铁心振动、油箱振动与近场噪声的关联关系,采用虚功法对不同电压下不同方向变压器铁心的电磁力进行了仿真计算,采用有限元分析法对不同电压下变压器铁心的振动特性进行了仿真计算,并利用加速度传感器测试了不同电压作用下不同方向铁心、油箱的振动特性,以及变压器的近场噪声特性,探讨了铁心振动的传递过程,发现铁心电磁力的大小、方向、频率与铁心振动、油箱振动、变压器近场噪声具有明显的相关性。     

基于EEMD峰度阈值变压器振动信号降噪方法

针对信号中的噪声影响基于振动信号的变压器早期故障诊断结果,提出一种基于集合经验模式分解自相关系数峰度阈值的降噪方法。该方法将含噪信号分解为多个固有模式分量,其中包括噪声分量和有用信号分量,然后根据两者自相关函数特性的不同,利用峰度值剔除噪声,拾取有用信息。仿真信号和变压器振动信号的降噪结果表明,该方法的降噪性能优于其他方法。