电力变压器的声级测量及其研究分析

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1、论文 电力变压器的声级测量及其研究分析电力变压器的声级测量及其研究分析 摘要 I 论文题目：电力变压器的声级测量及其研究分析论文题目：电力变压器的声级测量及其研究分析 摘摘 要要 当前，环境保护已是全球的战略共识，噪声是当今世界的第三大公害，噪声污染 必须得到治理，随着我国城市化进程的不断推进以及居民用电量的日益增加，变压器 的安装地点越来越靠近居民区，已经多次发生了因为变电站太靠近居民区，变压器噪 音问题没有有效解决而只能搬迁的事件，变压器的噪声必须合理控制。 本文依据 IEC60076-10（GB1094-10） ，JBT10088 等相关变压器声级标准，从声学 基本参量的说明，变压器噪声

2、的来源的分析，变压器声级的测量方法的介绍，变压器 的降噪优化设计和工艺改进，相关原材料的质量控制，现场噪声异常的处理等六个方 面进行了阐述，论证了变压器噪音产生的关键因素及其形成机理，对于主要的原材料 硅钢片，我引用了国内行业具有代表性的上海宝钢的 B27G120 说明其各种状态下的性 能。作为变压器制造厂家，需要采用科学的磁路和结构设计，先进合理的产品工艺， 准确的产品测量手段和方法，有效的原材料控制手段，以及具有丰富的现场处理经验 的人员，变压器噪音水平是可以控制在合理范围内的。 关关 键键 词词：变压器噪声；声级测试；设计工艺优化；控制预防 论 文 类 型：a.理论研究 目录 II 目目

3、 录录 1 前言.1 1.1 选题意义1 2 声学的基本参量.2 2.1 声波的产生与传播.2 2.2 声压级和声功率级.2 2.3 听感曲线和计权网络2 2.3.1 听感曲线.2 2.3.2 计权网络.3 3 变压器噪声的来源4 3.1 变压器本体的噪声4 3.2 变压器外壳及其冷却装置的噪音4 3.3 异常运行状态下的噪音5 4 变压器声级的测量方法 6 4.1 变压器声级的测量标准6 4.2 测量仪器和试验环境要求.6 4.3 测量位置的确定和背景声级的测量.7 4.4 变压器测量时的运行条件.8 4.5 变压器的声级测量及其测量结果计算.9 4.6 变压器声级测量及其测量结果计算实例.

4、10 5 变压器降噪的优化设计和工艺改进11 5.1 变压器的优化设计.11 5.2 变压器的工艺改进.13 6 相关原材料的质量控制19 6.1 硅钢片的主要性能参数.19 6.2 硅钢片的测试和评价方法.21 7 现场噪声异常的处理22 7.1 现场安装导致的噪声异常处理.22 7.2 产品运行异常导致的噪声异常处理.22 8 课题工作总结.25 致 谢26 参考文献27 声明：28 预览中看不见即可）： 1 1 前言前言 1.1 选题意义 随着我国城市化进程的不断推进以及居民用电量的日益增加，变压器的安装地点 越来越靠近居民区，有些甚至安装在居民楼内，居民对变压器运行产生的噪音的投诉 时

5、有发生。 噪音对人的危害很大，变压器的低频噪音会对人体产生慢性损伤，容易使人烦躁、 易怒，有时甚至失去理智，长期受袭扰的话，还可能造成神经衰弱、失眠等神经系统 疾病，如果孕妇长期处于低频噪音中也会影响到腹中胎儿的发育。中国疾控中心环境 影响评价室的专家指出，低频噪音对生理的影响虽然没有高频噪音那么明显，但它可 以直达人的耳骨，使人的交感神经紧张，导致心跳过速、血压升高、内分泌失调等症 状。长期处于噪音影响下的人往往会出现听力损伤，影响学习工作，干扰睡眠，危害 中枢神经系统。人们长期处于噪音环境中会出现头痛、耳痛多梦、记忆力减退、全身 乏力等症状。 当前，环境保护已是全球的战略共识，噪声是当今世

6、界的第三大公害，噪声污染 必须得到治理，变压器的噪声必须合理控制。 变压器噪声水平的高低成为了衡量变压器生产厂家设计和制造水平的重要指标。 加强变压器噪声测量控制分析技术和设计工艺材料的研究和开发，便能根据用户对噪 声的不同要求。采用经济、有效且工艺性好的技术及结构取得理想的噪声控制效 果在满足用户需求的同时也开拓了市场。 本文依据 IEC60076-10（GB1094-10） ，JBT10088 等相关变压器声级标准，从声学 基本参量，变压器噪声的来源，变压器声级的测量方法，变压器的降噪优化设计和工 艺改进，相关原材料的质量控制，现场噪声异常的处理等六个方面进行分析，探讨， 总结。 论文 2

7、 2 2 声学的基本参量声学的基本参量 2.1 声波的产生与传播 声波是由于声源的振动而产生的，只有在一定频率范围内的振动才能被人的听觉 感受到，这个频率范围称为声频。频率在 20Hz20000Hz 的振动能被大多数人听到， 在声频范围内的波动叫声波。声波以空气为介质，以纵波形式传播到人的耳朵里。因 此，频率低于 20Hz 的振动不能被大多数人听到，该声波叫次声；频率高于 20000Hz 的 振动也不能被大多数人听到，该声波叫超声。 2.2 声压级和声功率级 声波在运动时使空气压强发生变化，这种变化即空气压强与平均空气压强之差叫 声压。实际声压（P）平方与基准声压（P0）平方之比的对数乘以 1

8、0 叫做声压级 （LP）.基准声压是普通人灵敏听觉起点的声压。 LP =10logP2/P20 式中 LP - 声压级，dB； P - 实际声压，Pa； P0 - 基准声压，P0=2010-6Pa。 单位时间内通过某一面积的声能叫声功率，实际声功率（W）与基准声功率（W0） 之比的对数乘以 10 叫做声功率级 LW LW =10logW/W0 式中 LW - 声功率级，dB； W - 实际声功率，W； W0 - 基准声功率，W0=110-12W0 2.3 听感曲线和计权网络 2.3.1 听感曲线 人耳是一种非线性器官，它把接收到的声压与频率结合起来。评价声音的大小这 个量叫响度。基准声选为频率

9、为 1000Hz 的纯音，它接近可听声音范围内各频率的几何 平均值。如果有一个噪音听起来同该纯音一样响，则此纯音的声压级（Db）就是该噪 声的响度级。图 1 为 ISO 听感曲线，该曲线是把各频率下等响音的声压级表示成等响 度曲线，最下面一条零响度曲线就是各频率下的最小可听值，低于此值的声音人们听 不见，最上面的曲线是各频率下的最大可听值，高于此值的声音对人有损害。 3 2.3.2 计权网络 由于噪声包含的频率复杂且没有规律，人耳对不同频率的声音感觉也不同，所以 根据听感曲线对不同频率采取计权叠加的方法得到合成的总的声压级。对不同频率的 声音进行不同程度的衰减，使不同频率的声压级值得到与听感曲

10、线相适用的修正，修 正后的声压级值叫噪声级或声级。计权方式主要有 A，B，C 三种： A 计权-在低频段有较大衰减，接近于人耳对小声音的响应； B 计权-介于 A，C 两计权中间，在低频段有一些衰减； C 计权-在声频范围都没有衰减，接近人耳对大声音的响应； 在变压器声级测试中，最常用 A 计权来测量噪音。图 2 为计权网络的频率特性。 论文 4 3 3 变压器噪声的来源变压器噪声的来源 3.1 变压器的本体噪音 变压器的噪声来源于变压器本体和冷却系统两个方面。国内外的研究结果表明， 变压器本体振动产生噪声的根源在于： 1、硅钢片的磁致伸缩引起的铁心振动。 2、硅钢片接缝处和叠片之间存在着因漏

11、磁而产生的电磁吸引力而引起铁心的振动。 3、当绕组中有负载电流通过时。负载电流产生的漏磁引起线圈、油箱壁的振动。 近年来，由于铁心叠积方式的改进和心柱及铁轭都用环氧玻璃丝粘带绑扎硅钢片接 缝处和叠片之间的电磁吸引力引起的铁心振动，比硅钢片磁致伸缩引起的铁心振动要 小得多，可以忽略。而变压器的额定工作磁密通常取 1518T。国内外研究和试 验均证明在这样的磁密范围之内负载电流产生的漏磁引起的线圈、箱壁的振动比 硅钢片磁致伸缩引起的铁心振动要小得多也可以忽略。这就是说变压器本体的振动 完全取决于铁心的振动，而铁心的振动可以看作完全是由硅钢片的磁致伸缩引起的。 3.2 变压器外壳及其冷却装置的噪音

12、与变压器本体噪声的机理一样冷却装置的噪声也是由于它们的振动而产生的。 其振动的根源在于： 1、冷却风扇和油泵在运行时产生的振动，这种振动有可能是装置本身原因引起也 有可能是安装面不平整或者安装不当导致。 2、变压器本体的振动通过绝缘油、管接头及其装配零件传递给冷却装置，使冷却 装置的振动加剧，噪声加大。另外，当铁心加热以后，由于谐振频率和机械应力的变 化。其噪声会随温度的升高而增大。而运行现场的环境(如周围的墙壁、建筑物及安装 基础等)对噪声也有影响，相关设备或者墙壁靠得太近，易产生共振和回声放大。 3.3 异常运行状态下的噪音 变压器异常状态下的噪音包括如下几种： 1、变压器过负荷或者过励磁

13、导致的噪音增大。 2、变压器结构件接地不良导致的悬浮电位放电，套管或者干式变压器的垫块由于 脏污或者爬电距离不够导致的表面放电等现象产生的电噪声（如图 3） 。 3、变压器缺相运行而产生的噪音。 5 图 3 干式变压器垫块表面对地放电现象会产生电噪声 论文 6 4 4 变压器声级的测量方法变压器声级的测量方法 4.1 变压器声级的测量标准 变压器的声级测量依据的标准为 GB/T1094.10-2003电力变压器 第 10 部分 声级测定-等效 IEC60076-10：2001 标准，JB/T10088-20046500kV 级电力变 压器声级 。 4.2 测量仪器和试验环境要求 在变压器声级测

14、量过程中，应使用符合 GB3785-1983声级计的电，声性能及测 试方法所规定的型声级计，测量变压器噪声要使用精密声级计，最好具有 A，B，C 三种计权网络和快速显示功能，为了减少变压器的磁场对于仪器的干扰，传 声器必须用电容传声器。主流的噪声仪器制造厂家有: 国内：江西吉安红声器材厂，衡阳仪表厂，北京长城无线电厂 国外：丹麦 B/K 公司，德国德图，美国福禄克等。 测试过程中试验环境的背景声级应该尽量低，背景声级低于变压器声级 10dB(A) 最好。如果变压器加背景的合成声压级与背景的合成声压级小于保证值时，试验方有 效，否则试验无效。 试验可以在合适的室内或室外进行，除地面外，其他的反射

15、体都应尽可能远离被 测变压器，地面的吸声系数要0.1，如果在室内进行测量，要求试验室的吸声量 A 与 被测变压器的表面面积 S 的比值 A/S1。 通常在变压器制造工厂，我们使用专业的声级测试大厅，背景噪声可以40dB(A) 如图 4 所示 7 图 4 声级测试大厅 4.3 测量位置的确定和背景声级的测量 在测量变压器噪声前，要先划定测量点，测量点是要在距变压器基准发射面一定 距离的水平线上布置的，视测量情况的不同按 GB/T1094.10-2003 布置测量点，对于不 带外壳的干式变压器测量轮廓线处于安全原因，可以距离变压器发射表面 1m，测量点 不得少于 8 个，相邻两点间的距离应近似相等

16、，且不大于 1m。 图 5 为典型油浸式变压器声级测试的测试点分布图 图 6 为典型的干式变压器声级测试的测试点分布图 图 5 论文 8 图 6 在变压器及其附属装置不发声时测量背景噪声，前后均需测量。测量背景声级时， 测量点的高度应与测量变压器声级时的高度一致，测量点的位置在规定的轮廓线上。 4.4 变压器测量时的运行条件 变压器的声级测量一般在空载状态，分接开关位于主分接。图 7 为变压器空载状 态下声级测量的测试线路图 9 另外为了判断负载电流下的声级测量是否必要，可通过下式粗略估算负载电流下 的声功率级。 LWA.IN39+18 Sr/Sp 式中 LWA.IN变压器的额定电流、额定频率及短路阻抗下的 A 计权声功率级， dB(A)； Sr变压器的额定容量，MVA； Sp基准容量，1 MVA。 若 LWA.IN 比保证值低 8dB 或更多时，则负载电流下的声级测量不必进行。当需 要进行负载电流下的声级测量时应将变压器的一个绕组短路，对另一个绕阻施加标准 规定额定频率的正弦波