[發(fā)明專利]一種變壓器鐵芯振動噪聲分析方法

有效

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• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104359549A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 李宏偉;任玉保;鄭壯壯;鄭鑫;張黎;趙彤;鄒亮
• 申請（專利權）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)技術學院;山東大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發(fā)明屬于電力變壓器故障檢測領域，特別涉及一種變壓器鐵芯振動噪聲分析方法。

背景技術

隨著電力事業(yè)的發(fā)展，原本處于郊區(qū)的變電站離居民區(qū)越來越近，電力變壓器引起的噪聲問題對居民生活的影響也日益突出，因此科學并合理的解決電力變壓器的噪聲問題已經(jīng)成為變壓器制造業(yè)與使用部門急需解決的問題。

根據(jù)變壓器的結構可將噪聲來源分為本體噪聲與冷卻裝置噪聲。本體噪聲主要是指變壓器鐵心、繞組、油箱(磁屏蔽)等部分的噪聲，各種變壓器的本體結構相似，因此研究這部分的噪聲機理具有重要意義。一般認為，本體噪聲主要來源于鐵芯的電磁吸力、磁致伸縮效應，繞組的電動力以及油箱(磁屏蔽)的磁致伸縮效應。

鐵芯的電磁吸力主要存在于鐵芯接縫處，主要是由接縫處穿過硅鋼疊片的法向磁通引起的，一般這部分力比較小，可通過夾緊力進行限制。鐵芯的磁致伸縮存在于整個鐵芯內，是由鐵芯硅鋼片平面內的磁場分布引起的，磁致伸縮引起的硅鋼片變形最終也主要作用于鐵芯硅鋼片之間的摩擦以及接縫處的撞擊。繞組的電動力是由繞組內的電流與漏磁場相互作用引起的，其不但會發(fā)出噪聲，也會破壞繞組的結構。

由于變壓器鐵心制造工藝的改進，使得鐵心接縫處的法向磁通減小，相應的電磁吸力的作用也減小。而在不同的磁通密度下，繞組的電動力與鐵心的磁致伸縮對變壓器的噪聲貢獻程度也不同，當磁通密度小于1.4T時，兩者同等重要；而當磁通密度大于1.4T時，一般認為鐵心的磁致伸縮占據(jù)主導地位。變壓器的正常運行磁通密度一般處于1.6～1.7T，所以主要分析鐵芯的磁致伸縮現(xiàn)象對變壓器振動噪聲的影響，確定噪聲的分布情況，為變電站噪聲的抑制提供有效的參考。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種變壓器鐵芯振動噪聲分析方法，該方法根據(jù)磁致伸縮應變的經(jīng)驗公式以及彈性力學的理論建立了等效的磁致伸縮節(jié)點力模型，可以在求得變壓器鐵芯中磁通密度分布的前提下，得到各個節(jié)點處所受的等效磁致伸縮力大小，使對變壓器磁致伸縮變形的模擬更接近實際情況，為進一步分析變壓器鐵心振動以及由振動引起噪聲提供依據(jù)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種變壓器鐵芯振動噪聲分析方法，包括以下步驟：

(1)采集基礎數(shù)據(jù)：利用激光位移測量儀，對磁通密度分布均勻的硅鋼片進行磁致伸縮測量，得到沿軋制方向磁化和垂直于軋制方向磁化時的硅鋼片磁致伸縮應變數(shù)據(jù)；

(2)根據(jù)步驟(1)中采集到的數(shù)據(jù)擬合得到經(jīng)驗公式，根據(jù)所述經(jīng)驗公式得到硅鋼片的磁致伸縮應變與外加磁場之間的關系；

(3)構建硅鋼片的等效磁致伸縮模型：采用彈性力學理論分析硅鋼片的應力與應變本構關系；

(4)構建弱耦合模型，通過弱耦合模型確定由磁致伸縮引起的變壓器鐵芯的振動；所述弱耦合模型通過耦合場分析方法對磁場和結構場分別進行求解，實現(xiàn)變壓器鐵芯電-磁-結構三場的耦合，驗證等效磁致伸縮力模型的精確度；

(5)根據(jù)硅鋼片的等效磁致伸縮模型，得到模型中各個節(jié)點處所受的等效磁致伸縮力大小，使得對變壓器磁致伸縮變形的模擬更接近實際情況，為進一步分析變壓器鐵心振動以及由振動引起噪聲提供依據(jù)。

所述步驟(2)中擬合得到的經(jīng)驗公式具體為：

ϵx=KxBnx,nx=2i;]]>