Page 197 - 《应用声学》2023年第4期

第 42 卷 第 4 期 王革鹏等： 考虑铁芯接缝的电力变压器空载噪声计算 859

通过测定 N 个测点的声压级 L pi ，并且利用 4 结论
式 (10)计算样机在测试工况下的声功率级L W 。
( N ) 本文通过材料等效实现了不同接缝结构对变
1 ∑ S
L W = 10 lg 10 0.1L pi + 10 lg . (10) 压器空载噪声影响的量化计算，在不明显增加建模
N S 0
i=1
难度和仿真计算量的前提下，有效地提高了变压器
各测点声压级测试结果如图 13 所示，可得
空载噪声的计算精度。具体结论如下：
采 用 二 级 接 缝 铁 心 样 机 的 空 载 噪 声 平 均 声 压
(1) 分析了不同接缝结构对变压器空载噪声的
级为 67.1 dB(A)，六级接缝样机平均声压级为
影响，提出了基于磁致伸缩能量等效，对铁芯不同接
64.0 dB(A)。由样机高度及测试轮廓线周长可得
缝结构进行分析的方法；
2
测量表面积 S 约为 42 m ，故二级接缝和六级接缝
(2) 采用等效材料对含有不同接缝结构的
样机声功率级分别为83.3 dB(A)和80.2 dB(A)。
110 kV 变压器样机进行仿真分析，分别计算了
采用无接缝、二级接缝和六级接缝铁芯结构的变压
̄ጟଌᎋ
70 Оጟଌᎋ 器空载噪声，结果表明二级接缝结构在接缝处存在
明显的磁通集中，由此导致的磁致伸缩及空载噪声
ܦԍጟ/dB(A) 60 ( dB ( A ) ) 更为明显；

(3) 对不同接缝结构的变压器样机进行了空载

50 噪声测试，并对仿真结果与测试数据进行了对比，结
果表明采用磁致伸缩特性等效的方法可以对变压
器的空载噪声实现更加准确的预估。
40 本文主要以变压器空载噪声的仿真及测试为
4 8 12 16 20 24
฾ག 研究内容，由于条件所限，未开展对铁芯接缝区振
图 13 各测点声压级 动的直接测量。对铁芯接缝区的硅钢片振动进行测
Fig. 13 Noise pressure level of measuring points 试，可以更加直观地分析接缝结构对变压器空载噪
声的影响，这也是后续进一步深入开展接缝影响的
样机噪声的试验与仿真结果对比如表 1 所示。 研究方向。
由于测试模型与理想化模型不完全一致，且存在测

试环境的影响，仿真与测试结果有一定的差异，测
参 考 文 献
试声功率级略大于仿真结果，误差约为 2 dB。但是
整体来看相差不大，且采用接缝等效的方法，仿真 [1] 电力变压器 第 10 部分: 声级测定: GB/T 1094.10-2011[S].
结果与测试值更加接近，若采用无接缝模型，测试 [2] 电力变压器 第 10.1 部分: 声级测定应用导则: GB/T 1094.
101-2011[S].
与仿真的差值至少约3.7 dB。因此对铁芯接缝处采
[3] 师愉航, 汲胜昌, 张凡, 等. 变压器油箱表面运行变形振型特
用材料等效的建模与计算方法有效地提升了仿真 性研究 [J]. 电工技术学报, 2019, 34(5): 1088–1095.
准确度，可以反映不同接缝结构对变压器空载噪声 Shi Yuhang, Ji Shengchang, Zhang Fan, et al. Research on
vibration morphology characteristics of transformer tank
的影响。
surface[J]. Transactions of China Electrotechnical Society,
2019, 34(5): 1088–1095.
表 1 声功率级对比 [4] Shahrouzi H, Moses A J, Anderson P I, et al. Compari-
Table 1 Data comparison son between measured and computed magnetic flux den-
sity distribution of simulated transformer core joints as-
序号 接缝 试验/dB(A) 仿真/dB(A) 误差/dB(A) sembled from grain-oriented and non-oriented electrical
steel[J]. AIP Advances, 2018, 8(4): 047607.
1 二级接缝 83.3 81.9 1.4
[5] Qi T, Guo S, Wang Z. Magnetic flux distribution in power
2 六级接缝 80.2 78.3 1.9 trans-former core with mitred joints[J]. Journal of Applied
3 无接缝 76.5 Physics, 2015, 117(17 Pt 3): 17D522.
[6] 杜永. 面向变压器工程的铁磁材料电磁性能的模拟研究 [D].
天津: 河北工业大学, 2010.