一种对于变压器负载噪声的预测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种对于变压器负载噪声的预测方法及系统，包括，获取变压器结构参数，并根据所述变压器结构参数建立对应的变压器模型；根据建立的所述变压器模型进行频域电磁场仿真，确定在负载运行下变压器绕组的漏磁场分布；根据所述变压器绕组的漏磁场分布计算对应的绕组所受电磁力大小，将计算得到的绕组电磁力大小作为结构场的激励源，对变压器三维仿真模型进行频域位移仿真，得到频域内的绕组表面位移；将频域内的绕组表面位移作为声场分析的初始值，对变压器空气域及其外部声场仿真，得到配电房的声场分布，确定变压器负载噪声的预测结果

【技术实现步骤摘要】
一种对于变压器负载噪声的预测方法及系统


[0001]本专利技术涉及变压器负载噪声预测
，特别是涉及一种对于变压器负载噪声的预测方法及系统
。

技术介绍

[0002]在社会经济的快速发展下，噪声污染日益增加，成为环境污染的三大公害之一
。
电力变压器引起的噪声问题对居民生活的影响日益突出，因此有效的解决电力变压器的噪声问题已经成为变压器行业急需解决的问题
。
由于安全原因，对运行中的电力变压器周围全方位声场测量是无法实现的，这意味着现场电力变压器的空间声辐射特性以及对周围建筑物的噪声影响目前是模糊的
。
[0003]根据变压器振动噪声的来源，可将噪声分为本体噪声和冷却装置噪声
。
本体噪声主要是指变压器铁心
、
绕组
、
油箱等部分产生的噪声，是变压器振动噪声的主要来源，因此研究这部分的噪声具有重要意义
。
一般情况下，认为空载噪声主要来源于铁心的麦克斯韦力和磁致伸缩，负载噪声主要来源于绕组的洛伦兹力，随着经济社会的发展，大部分变压器处于满载运行甚至过载运行状态，因此在满载状态下对变压器绕组振动产生的噪声进行模拟和预测很有必要
。
[0004]目前对于电力变压器振动噪声产生和传递机理的研究主要集中在理论分析和试验研究方面，对于变压器振动噪声的仿真研究还不够深入，多数研究用有限元算法对变压器的铁心进行建模，计算变压器铁心所产生的振动结果，未考虑绕组的影响，因而未能全面反映变压器振动噪声在空间的相关特性
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提出一种对于变压器负载噪声的预测方法及系统，解决如何在负载噪声预测时，全面反映变压器振动噪声在空间的相关特性的技术问题
。
[0006]一方面，提供一种对于变压器负载噪声的预测方法，包括：
[0007]获取变压器结构参数，并根据所述变压器结构参数建立对应的变压器模型；
[0008]根据建立的所述变压器模型进行频域电磁场仿真，确定在负载运行下变压器绕组的漏磁场分布；
[0009]根据所述变压器绕组的漏磁场分布计算对应的绕组所受电磁力大小，将计算得到的绕组电磁力大小作为结构场的激励源，对变压器三维仿真模型进行频域位移仿真，得到频域内的绕组表面位移；
[0010]将频域内的绕组表面位移作为声场分析的初始值，对变压器空气域及其外部声场仿真，得到配电房的声场分布，并根据所述配电房的声场分布确定变压器负载噪声的预测结果
。
[0011]优选地，所述变压器结构参数至少包括，绕组
、
铁心
、
夹件
、
拉杆
、
地脚
、
垫块的几何尺寸数据；绕组
、
铁心
、
夹件
、
拉杆
、
地脚
、
垫块
、
空气域的材料类型和属性；变压器高
、
低压绕
组的电流及变压器的额定电流
。
[0012]优选地，所述根据所述变压器结构参数建立对应的变压器模型具体包括，
[0013]建立变压器一半的三维物理模型，并对应设置绕组
、
铁心
、
夹件
、
拉杆
、
地脚
、
垫块的几何尺寸参数；
[0014]在该三维物理模型的基础上设置绕组
、
铁心
、
夹件
、
拉杆
、
地脚
、
垫块
、
空气域的材料类型参数和属性参数
。
[0015]优选地，还包括，
[0016]对变压器的三维物理模型的不同区域进行网格划分，将变压器高
、
低压绕组的电流设置为变压器的额定电流，并将三个高压绕组电流的相位差设置为
120
度，与高压绕组相对应的低压绕组的电流相位差设置为
180
度
。
[0017]优选地，根据以下公式计算对应的绕组所受电磁力大小，
[0018]F
＝
BIL
[0019]其中，
F
为绕组所受电磁力大小，
B
为绕组漏磁通大小，
I
为绕组电流大小，
L
为绕组的长度
。
[0020]优选地，根据以下公式计算得到频域内的绕组表面位移，
[0021][0022]其中，
M
为质量矩阵，
C
为阻尼矩阵，
D
为刚度矩阵，
u
为节点位移，
P(t)
为洛伦兹力，
t
为频域时刻
。
[0023]优选地，根据以下公式得到配电房的声场分布，
[0024][0025]其中，
ρ0为流体密度，
P
为声压，
ω
为角频率，
C
c
为体积模量
。
[0026]优选地，还包括，
[0027]采集变压器负载试验的声信号，并确定负载试验变压器的记权总声压级；其中，所述变压器负载试验是以
10kV
环氧树脂干式变压器做负载试验并在变压器周围预设点放置传感器采集声信号；
[0028]在所述变压器模型中，采集与负载试验相同位置的声信号，确定模拟的变压器的计权总声压级，将模拟的变压器的计权总声压级与试负载试验变压器的记权总声压级比较，当模拟的变压器的计权总声压级与试负载试验变压器的记权总声压级之间的误差处于预设的误差范围内时，判定预测结果为最终结果
。
[0029]另一方面，还提供一种对于变压器负载噪声的预测系统，用以所述对于变压器负载噪声的预测方法，包括，
[0030]模型建立模块，用以获取变压器结构参数，并根据所述变压器结构参数建立对应的变压器模型；
[0031]仿真模块，用以根据建立的所述变压器模型进行频域电磁场仿真，确定在负载运行下变压器绕组的漏磁场分布；
[0032]位移模块，用以根据所述变压器绕组的漏磁场分布计算对应的绕组所受电磁力大小，将计算得到的绕组电磁力大小作为结构场的激励源，对变压器三维仿真模型进行频域
位移仿真，得到频域内的绕组表面位移；
[0033]预测模块，用以将频域内的绕组表面位移作为声场分析的初始值，对变压器空气域及其外部声场仿真，得到配电房的声场分布，并根据所述配电房的声场分布确定变压器负载噪声的预测结果
。
[0034]优选地，还包括，
[0035]预测结果检测模块，用以采集变压器负载试验的声信号，并确定负载试验变压器的记权总声压级；其中，所述变压器负载试验是以
10kV
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种对于变压器负载噪声的预测方法，其特征在于，包括：获取变压器结构参数，并根据所述变压器结构参数建立对应的变压器模型；根据建立的所述变压器模型进行频域电磁场仿真，确定在负载运行下变压器绕组的漏磁场分布；根据所述变压器绕组的漏磁场分布计算对应的绕组所受电磁力大小，将计算得到的绕组电磁力大小作为结构场的激励源，对变压器三维仿真模型进行频域位移仿真，得到频域内的绕组表面位移；将频域内的绕组表面位移作为声场分析的初始值，对变压器空气域及其外部声场仿真，得到配电房的声场分布，并根据所述配电房的声场分布确定变压器负载噪声的预测结果
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变压器结构参数至少包括，绕组
、
铁心
、
夹件
、
拉杆
、
地脚
、
垫块的几何尺寸数据；绕组
、
铁心
、
夹件
、
拉杆
、
地脚
、
垫块
、
空气域的材料类型和属性；变压器高
、
低压绕组的电流及变压器的额定电流
。3.
如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述变压器结构参数建立对应的变压器模型具体包括，建立变压器一半的三维物理模型，并对应设置绕组
、
铁心
、
夹件
、
拉杆
、
地脚
、
垫块的几何尺寸参数；在该三维物理模型的基础上设置绕组
、
铁心
、
夹件
、
拉杆
、
地脚
、
垫块
、
空气域的材料类型参数和属性参数
。4.
如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括，对变压器的三维物理模型的不同区域进行网格划分，将变压器高
、
低压绕组的电流设置为变压器的额定电流，并将三个高压绕组电流的相位差设置为
120
度，与高压绕组相对应的低压绕组的电流相位差设置为
180
度
。5.
如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据以下公式计算对应的绕组所受电磁力大小，
F
＝
BIL
其中，
F
为绕组所受电磁力大小，
B
为绕组漏磁通大小，
I
为绕组电流大小，
L
为绕组的长...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈潇，彭毅，邓世聪，董家睿，陈晨，皮昊书，陈子涵，叶枫舒，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：