Трансформаторы неактивны (на фото: WEG - трехфазный масляный трансформатор 225 МВА, 275 кВ - для распределения энергии на подстанции Tealing Grind, ООО «Шотландская гидроэлектротранспортная компания», в Шотландии, одной из крупнейших коммунальных служб в Европе)
Откуда этот шум?
Да, мы все знаем, что трансформаторы никогда не молчат. Это на самом деле совершенно невозможно, но в экологически безопасном, сильно регулируемом мире проблема заключается не в уровне шума, а в его характере - и это очень важно.
Трансформаторы излучают низкочастотный тональный шум, который люди, живущие в их окрестностях, испытывают как раздражающий « гул » и могут слышать даже на фоне шума.
Энергетика имеет ряд решений для уменьшения шума, возникающего в ядре трансформатора и при его загрузке в обмотках катушки. Основной шум генерируется магнитострикцией (изменениями формы) ламинирования сердцевины, когда через них проходит магнитное поле. Он также известен как шум без нагрузки, поскольку он зависит от нагрузки, проходящей через трансформатор.
Эффективным и важным источником шума является ядро трансформатора.
Шум сердечника зависит от магнитных свойств материала сердечника (листовой стали) и плотности потока. Частота звука низкая (вдвое больше номинальной частоты). Магнитные силы, образованные в сердечнике, вызывают вибрацию и шум. Шум нагрузки возникает только на загруженных трансформаторах и добавляется к холостой нагрузке (основной шум). Этот шум вызван электромагнитными силами из-за полей утечки.
Источником шума являются стенки резервуара, магнитные экраны и вибрации обмоток.
Шумы, вызванные сердечником и обмотками, в основном относятся к полосе частот 100-600 Гц. Частотный диапазон шума (аэродинамический / воздушный и двигательный / несущий шум), вызванный охлаждающими вентиляторами, обычно широк. Факторы, влияющие на общий шум вентилятора; скорость, структура лезвия, количество вентиляторов и расположение радиаторов.
Шум насоса не эффективен, когда вентиляторы работают, а частота низкая.
Магнитострикция происходит с удвоенной частотой подающей нагрузки: при частоте питания 50 Гц ламинирование вибрирует со скоростью 100 c / s. Более того, чем выше плотность магнитного потока, тем выше частота гармоник четного числа.
Не могу посмотреть это видео? Нажмите здесь, чтобы посмотреть его на Youtube.
Когда резонансные частоты ядра или резервуара совпадают с частотой возбуждения, уровень шума еще больше увеличивается.
Hum также возникает из-за вибрации, возникающей при прохождении тока нагрузки через обмотки, взаимодействуя с потоком утечки, который он генерирует. Этот уровень шума нагрузки определяется величиной тока нагрузки. Он всегда существовал, но становится пропорционально более значительным, поскольку существуют эффективные средства уменьшения основного источника шума.
В некоторых ситуациях шум нагрузки является доминирующим шумом и вызывает повышенную обеспокоенность среди новых применений трансформаторов.
Обратите внимание, что широкополосный шум, создаваемый охлаждающими вентиляторами, способствует общему уровню шума. Но поскольку охлаждающие вентиляторы широко используются в промышленности, решения не являются специфическими для передачи и распределения, и поэтому здесь не обсуждаются.
Виброакустические источники энергии в силовых трансформаторах
Шум силового трансформатора представляет собой в основном низкочастотный узкополосный шум, а спектр шума включает в себя тональные компоненты частоты, кратные частоте линии электропередачи. Силовые трансформаторы имеют много источников виброакустической энергии.
К наиболее важным источникам относятся:
- Вибрация сердечника трансформатора как эффект магнитострикционных явлений
- Вибрация обмотки трансформатора как следствие электродинамических сил
- Устройства системы охлаждения трансформатора, как вентиляторы, масляные насосы.
Вопросы дизайна
Улучшение конструкции стандартного трансформатора и материалов сокращает количество децибел.
Например, сталь с высокой проницаемостью (Hi-B) ограничивает магнитострикцию через поверхностное покрытие с более высокой степенью ориентации зерна.
Еще более популярным методом является высокоточная укладка ламинирования сердцевины в шаблонах ступенчатого лапа, уменьшая образование воздушных зазоров в суставах сердечника. Сосредоточьтесь на связях между ламинатами, чтобы остановить их, ударяя друг друга, включает склеивание их краев, стандартизацию давления зажима и удаление сквозных болтов.
Кроме того, надежные гибкие опоры во всех точках соприкосновения между сердечником и баком тормозят передаваемую структуру или масляную передачу резонанса от одного к другому.
Звуковые способы просмотра
Отдел исследований и разработок Areva T & D использует акустические изображения, акустическую голографию и лазерную виброметрию для обнаружения шума и вибрации. Акустическая карта шумит быстро и всесторонне, дифференцируя уровни звука, чтобы определить, от чего она излучается.
Areva T & D и AB Engineering использовали 110-микрофонные массивы на расстоянии 2 м от резервуара для измерения шума в полосах частот от 100 Гц до 500 Гц.
Для каждой группы идентично масштабированная карта показывала красные горячие точки на безшумных синих фонах, что позволяло точно определять источники шума. Акустическая голография, которая анализирует приповерхностный шум, недавно использовалась для отображения шума трансформатора, с помощью антенны с 23 микрофонами для сканирования сетки размером 20 х 20 см. Программное обеспечение на основе алгоритма рассчитало поле давления и обеспечило акустическое излучение, отображаемое как пространственно распределенные двумерные карты для разных частот до 850 Гц.
Лазерная виброметрия - бесконтактная техника для недоступных или опасных целей. Он использует эффект Допплера, измеряя частотную модуляцию в лазерном луче, который отскакивает от вибрирующей мишени. Лазерные виброметры могут автоматически сканировать большое количество последовательных точек, обеспечивая измерения вибрации с высоким пространственным разрешением.
Когда трансформатор загружен, энергия вибрации от катушки и любых устройств управления потоком передается в бак, а затем в воздух и локальную среду. Поэтому важно сконструировать бак так, чтобы он не резонировал на частотах, близких к частоте возбуждения. Такие измерения, как резонансные поглотители, могут достигать 3 дБ.
Решения на месте
Общим методом локализации шумового излучения являются стенные панели, поддерживаемые баком. Они, как правило, покрывают только стороны резервуара, обеспечивая выигрыш от 4 дБ до 10 дБ в зависимости от площади стены, которую они покрывают. Они могут влиять на охлаждение, поэтому часто используются акустические барьеры, установленные рядом с трансформатором на одной или нескольких сторонах или закрывающие его.
Самое простое решение - это высокий акустический экран, который должен проходить за каждый конец трансформатора, по крайней мере, настолько, насколько он превышает высоту трансформатора. Но даже одиночные барьеры могут снизить уровень шума на 10 - 15 дБ в зависимости от положения наблюдателя.
Акустическая голография используется для отображения шума трансформатора
Разумеется, полный корпус с верхним нижним и боковым поверхностями обеспечивает самые радикальные результаты, снижение до 25 дБ или даже 40 дБ, если корпус представляет собой массивную конструкцию из бетона или стали и полностью виброизолирован. Следует всегда следить за тем, чтобы пространство между стенкой резервуара и барьером не было даже кратным половине длины волны силовой частоты, например, 1, 7 м, 3, 4 м и т. Д. Для трансформаторов 50 Гц.
В результате возникают стоячие волны, которые будут вызывать эхо-сигналы и усиливать уровни звука. Затухание зависит от того, как и сколько из этих методов используются. Комбинация высокочастотного ламинирования Hi-B с сердечниковыми виброизоляторами может достигать 6 дБ. Добавьте настенные панели, монтируемые в бак, и это составляет 10 дБ.
Для большего улучшения, полный контактный корпус является ответом.
Конечно, дизайнеры могут создавать низкий уровень шума в трансформаторах, снижая уровень индуктивности сердечника или плотность потока. Но компромисс - это большее ядро, большие обмотки и более высокие затраты.
Потребность в исследованиях и разработках
Реабилитация и развитие направлены на снижение уровня звука.
Некоторые методы борьбы с загрязнением хорошо известны, но другие могут быть очень инновационными, такими как резонансные поглотители или упругие внутренние накладки. Большинство выбранных решений требуют хорошего знания шумового поля и вибрационного отображения. Доступны новые методы для идентификации этой информации и улучшения характеристик источников шума.
Преимуществами могут быть сокращение времени измерения, облегченная интерпретация измерений, доступ к другой информации (как в локализации источника) и многое другое.
Ресурсы: Трансформаторы делают меньше шума - Информация от Areva T &D; Трансформаторные тесты - BALIKESİR ELEKTROMEKANİK SANAYİ TESİSLERİ A. Ş.