CN110717283B - 一种油浸式电力变压器铁心振动计算方法 - Google Patents

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Abstract

一种油浸式电力变压器铁心振动计算方法属于电力变压器技术领域，尤其涉及一种油浸式电力变压器铁心振动计算方法。本发明提供一种油浸式电力变压器铁心振动计算方法。本发明包括下述步骤：第一步，对油浸式电力变压器铁心采用有限元软件建立有限元模型；第二步，计算变压器铁心振动频率，计算公式为ωc＝2ω(1)其中，wc为铁心振动频率，w为变压器电压频率，与电网频率一致；第三步，通过变压器铁心密度、变压器油密度和铁心振动频率计算得到油浸式变压器铁心振动计算采用的阻尼系数，计算公式为
Figure DDA0002112425360000011

Description

一种油浸式电力变压器铁心振动计算方法
技术领域
本发明属于电力变压器技术领域，尤其涉及一种油浸式电力变压器铁心振动计算方法。
背景技术
随着电网电压等级和容量的不断提高，电力变压器的结构尺寸不断增大，由此导致的变压器振动噪声问题日益突出。特别是近年来跨区域传输电网扩建，大型电力变压器运行台数的不断攀升。随着对变压器产品质量要求的增高和用户环保意识的增强，变压器振动噪声已成为用户对变压器产品考核的一个重要指标。变压器振动噪声作为产业和学术界的热点问题之一得到了广泛的重视，准确计算变压器振动和噪声已成为变压器相关制造厂家和科研学者亟待解决的重要课题。
电力变压器的噪声主要来源于变压器本体，包括铁心和绕组，其中最主要的噪声源是变压器铁心振动。从现有的研究结果得知，铁心振动源的原因是，变压器铁心由硅钢片搭接而成。硅钢片在交变磁场的作用下，由于磁致伸缩效应，产生几何尺寸的变化。因此，该种磁致伸缩使变压器铁心随电网电压频率的变化随之产生振动。在油浸式变压器中，变压器铁心振动由变压器油传递到变压器油箱，是油浸式变压器噪声的来源。虽然电力变压器铁心振动的研究日益成熟，但油浸式结构对变压器铁心振动的影响研究较少，特别是缺少适用于工程的油浸式变压器铁心振动加速度计算方法。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种油浸式电力变压器铁心振动计算方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括下述步骤：
第一步，对油浸式电力变压器铁心采用有限元软件建立有限元模型；
第二步，计算变压器铁心振动频率，计算公式为
ωc＝2ω (1)
其中，wc为铁心振动频率，w为变压器电压频率，与电网频率一致；
第三步，通过变压器铁心密度、变压器油密度和铁心振动频率计算得到油浸式变压器铁心振动计算采用的阻尼系数，计算公式为
Figure BDA0002112425340000021
其中，α为阻尼系数，c为传播速度，wc为铁心振动频率，ρ为铁心密度，按照变压器铁心采用的硅钢片密度取值，ρs为变压器油密度；
第四步，通过变压器油密度、变压器铁心密度计算得到油浸式电力变压器铁心振动计算采用的振动修正系数，计算公式为
Figure BDA0002112425340000022
其中，β为振动修正系数，ρ为铁心密度，ρs为变压器油密度；
第五步，将计算得到阻尼系数加载到变压器铁心有限元模型的指定表面；
第六步，通过有限元软件计算到变压器铁心振动加速度，将计算结果乘以振动修正系数，予以修正，完成油浸式变压器铁心振动计算过程。
作为一种优选方案，本发明所述变压器为500kV变压器。
作为另一种优选方案，本发明所述有限元软件采用ANSYS有限元软件。
本发明有益效果。
本发明通过有限元软件建立变压器铁心的有限元模型，同时，考虑变压器油对铁心振动过程的影响，提出了阻尼系数的计算模型；根据流固耦合作用(本发明第四步，振动修正系数计算过程的计算参数包括了流体(变压器油)和固体(变压器铁心)的密度)给出振动修正系数，修正了油浸式变压器铁心表面的振动加速度计算值，可有效解决油浸式变压器振动噪声问题。
本发明通过变压器铁心密度、变压器油密度和铁心振动频率计算得到油浸式电力变压器铁心振动计算采用的阻尼系数，通过变压器油密度、变压器铁心振动加速度计算得到油浸式电力变压器铁心振动计算采用的振动修正系数，对油浸式电力变压器铁心建立有限元模型，引入前述的阻尼系数和压力修正系数，修正有限元计算过程，得到油浸式电力变压器铁心振动加速度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本发明方法的流程图。
图2是油浸式变压器铁心有限元模型示意图。
图3是阻尼系数和振动修正系数的加载表面示意图。
图4是油浸式变压器铁心振动加速度分布示意图(颜色标尺代表振动加速度的幅值大小，蓝色为最低，红色为最高)。
具体实施方式
如图所示，本发明包括下述步骤：
第一步，对油浸式电力变压器铁心采用有限元软件建立有限元模型；
第二步，计算变压器铁心振动频率，计算公式为
ωc＝2ω (1)
其中，wc为铁心振动频率，w为变压器电压频率，与电网频率一致；
第三步，通过变压器铁心密度、变压器油密度和铁心振动频率计算得到油浸式变压器铁心振动计算采用的阻尼系数，计算公式为
Figure BDA0002112425340000041
其中，α为阻尼系数，c为传播速度，wc为铁心振动频率，ρ为铁心密度，按照变压器铁心采用的硅钢片密度取值，ρs为变压器油密度；
第四步，通过变压器油密度、变压器铁心密度计算得到油浸式电力变压器铁心振动计算采用的振动修正系数，计算公式为
Figure BDA0002112425340000042
其中，β为振动修正系数，ρ为铁心密度，ρs为变压器油密度；
第五步，将计算得到阻尼系数加载到变压器铁心有限元模型的指定表面(表面为变压器铁心有限元模型的外表面，通常可以指定为上、左、右、前、后五个表面，如图3所示)；
第六步，通过有限元软件计算到变压器铁心振动加速度，将计算结果乘以振动修正系数，予以修正，完成油浸式变压器铁心振动计算过程。
所述变压器为500kV变压器，所述有限元软件采用ANSYS有限元软件，如图2所示。将计算得到的阻尼系数加载到铁心有限元模型的指定表面，如图3所示。采用ANSYS有限元软件计算得到铁心振动加速度，将计算结果通过振动修正系数修正，如图4所示，完成油浸式变压器铁心振动计算过程。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种油浸式电力变压器铁心振动计算方法，其特征在于包括下述步骤：
第一步，对油浸式电力变压器铁心采用有限元软件建立有限元模型；
第二步，计算变压器铁心振动频率，计算公式为
ωc＝2ω (1)
其中，wc为铁心振动频率，w为变压器电压频率，与电网频率一致；
第三步，通过变压器铁心密度、变压器油密度和铁心振动频率计算得到油浸式变压器铁心振动计算采用的阻尼系数，计算公式为
Figure FDA0002112425330000011
其中，α为阻尼系数，c为传播速度，wc为铁心振动频率，ρ为铁心密度，按照变压器铁心采用的硅钢片密度取值，ρs为变压器油密度；
第四步，通过变压器油密度、变压器铁心密度计算得到油浸式电力变压器铁心振动计算采用的振动修正系数，计算公式为
Figure FDA0002112425330000012
其中，β为振动修正系数，ρ为铁心密度，ρs为变压器油密度；
第五步，将计算得到阻尼系数加载到变压器铁心有限元模型的指定表面；
第六步，通过有限元软件计算到变压器铁心振动加速度，将计算结果乘以振动修正系数，予以修正，完成油浸式变压器铁心振动计算过程。
2.根据权利要求1所述一种油浸式电力变压器铁心振动计算方法，其特征在于所述变压器为500kV变压器。
3.根据权利要求1所述一种油浸式电力变压器铁心振动计算方法，其特征在于所述有限元软件采用ANSYS有限元软件。
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