CN114216635B - 并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验装置、方法 - Google Patents

并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验装置、方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于涉及电力技术领域，特别是涉及并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验装置、方法，装置包括：应变传感器、振动传感器和声级计、微处理器；微处理器根据应变传感器、振动传感器和声级计采集的拉紧螺杆的拉紧力、上铁轭、铁芯、旁轭、油箱表面的振动信号以及噪声测点的噪声信号计算得到拉紧螺杆的合格预压紧力值；所述应变传感器、振动传感器和声级计分别与微处理器连接，可以自动测试拉紧螺杆的预压紧力值。本发明的方法可以根据应变传感器准确测量拉紧螺杆地预压紧力值，通过振动传感器和声级计可以准确测量不同预压紧力下并联电抗器的振动和噪声，通过对比分析可以得到合格的拉紧螺杆的预压紧力值。

Description

并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验装置、方法
技术领域
本发明属于涉及电力技术领域，特别是涉及并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验装置、方法。
背景技术
随着我国特高压输电系统的深入发展，并联电抗器在电力系统中的应用越来越多，其安全稳定的运行对整个电力系统的稳定运行具有重要意义。由于特殊的铁心结构和工作方式，并联电抗器在工作时的噪声和振动水平比较大，这不仅会产生噪声污染，还会影响电抗器的使用寿命和电力系统的长期可靠运行。因此研究并联电抗器的振动噪声问题对于研制低噪声电抗器，提高电抗器性能具有重要科学意义。
并联电抗器振动和噪声的产生原因有很多方面，主要包括铁心材料的磁致伸缩、铁心饼间的电磁力和绕组的洛伦兹力。电抗器在制造过程中会采用拉紧螺杆紧固铁心，通过调节拉紧螺杆的拉紧力，从而调节铁心受到的压紧力，这会影响硅钢片的磁特性，进而影响电抗器的振动特性。但目前的研究均未考虑拉紧螺杆外加的压紧力对硅钢片磁特性的影响，更没有分析其对并联电抗器振动的影响。
发明内容
针对以上问题，本发明提供并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验装置、方法，调节拉紧螺杆的预压紧力，通过振动传感器和声级计可以测量不同预压紧力下并联电抗器的振动和噪声，通过对比分析可以得到最优的拉紧螺杆的预压紧力值，为并联电抗器的设计提供参考和依据。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验装置，包括并联电抗器，所述并联电抗器包括拉紧螺杆、上铁轭、铁芯、旁轭、油箱；还包括应变传感器、振动传感器和声级计、微处理器；所述应变传感器固定安装在并联电抗器的拉紧螺杆的中心位置，用于采集拉紧螺杆的拉紧力；所述振动传感器设置若干个，分别安装在上铁轭、铁芯、旁轭、油箱的表面，用于分别采集上铁轭、铁芯、旁轭、油箱表面的振动信号；所述声级计用于采集噪声测点的噪声信号；所述微处理器用于根据应变传感器、振动传感器和声级计采集的拉紧螺杆的拉紧力、上铁轭、铁芯、旁轭、油箱表面的振动信号以及噪声测点的噪声信号计算得到拉紧螺杆的合格预压紧力值；所述应变传感器、振动传感器和声级计分别与微处理器连接。
优选地，所述应变传感器为光纤。
优选地，所述振动传感器为光纤。
优选地，还包括存储模块，所述存储模块与微处理器连接，用于存储微处理器采集的应变传感器、振动传感器和声级计的信号以及拉紧螺杆的合格预压紧力值的计算结果。
优选地，还包括声光提示模块，所述声光提示模块与微处理器连接，用于在拉紧螺杆的预压紧力值的结果不符合要求时发出提示。
并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验方法，包括以下步骤：
S1：在并联电抗器的拉紧螺杆的中心位置安装应变传感器，在上铁轭、铁芯、旁轭、油箱的表面分别安装若干个振动传感器；
S2：设置若干个噪声测点；
S3：变压器空载运行；
S4：采集若干个振动传感器的振动信号，得到所有振动信号幅值的最大值Zmax；
S5：由人手持所述声级计依次测量各噪声测点得到对应的声压级，并记录为[LPA1,LPA1,…,LPAN]，计算声功率级LWA；
S6：如果Amax＞90μm或LWA＞98dB，变压器停电，增加所述拉紧螺杆的拉紧力；
S7：重复步骤S3-S6，直至Amax≤90μm和LWA≤98dB，此时应变传感器采集的拉紧螺杆的拉紧力信号即为拉紧螺杆的合格预压紧力值。
优选地，所述步骤S1中在油箱的表面分别安装若干个振动传感器具体为：从变压器高压侧中性点套管正下方起始，避开所述油箱的加强筋和散热器，在油箱的高度1/4处、1/2处、3/4处分别沿所述油箱逆时针一周平均分布振动测点，所述振动传感器设置在振动测点。
优选地，所述步骤S2中噪声测点的设置方法为：在所述油箱的1/2高度、距离并联电抗器的外表面0.28-0.32m的轮廓线处，平均间隔设置噪声测点。
优选地，所述步骤S5中计算声功率级LWA具体为：
其中，N为噪声测点的个数，A为试验室内表面面积，lm为噪声测点组成的轮廓线的周长，h为变压器的高度。
本发明的有益效果为：本发明提供了并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验装置，可以自动测试拉紧螺杆的预压紧力值，并且在拉紧螺杆的预压紧力值不符合要求的时候发出提示，提高了测试效率，并且可以方便分析振动对并联电抗器的影响，填补了现有技术中的空白。
本发明的方法可以根据应变传感器准确测量拉紧螺杆地预压紧力值，通过振动传感器和声级计可以准确测量不同预压紧力下并联电抗器的振动和噪声，通过对比分析可以得到合格的拉紧螺杆的预压紧力值，为并联电抗器的设计提供参考和依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的装置结构示意图；
其中1：并联电抗器，2：应变传感器，3：振动传感器，4：声级计，11：拉紧螺杆，12：上铁轭，13：铁芯，14：旁轭，15：油箱，16：线圈。
图2为本发明的装置控制原理图；
图3为噪声测点的布置图；
图4为油箱表面振动测点的布置图；
图5为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如图1-2所示，并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验装置，包括并联电抗器1，所述并联电抗器1包括拉紧螺杆11、上铁轭12、铁芯13、旁轭14、油箱15、线圈16；还包括应变传感器2、振动传感器3和声级计4、微处理器；所述应变传感器2固定安装在并联电抗器1的拉紧螺杆11的中心位置，用于采集拉紧螺杆11的拉紧力；所述振动传感器3设置若干个，分别安装在上铁轭12、铁芯13、旁轭14、油箱15的表面，用于分别采集上铁轭12、铁芯13、旁轭14、油箱15表面的振动信号；所述声级计4用于采集噪声测点的噪声信号；所述微处理器用于根据应变传感器2、振动传感器3和声级计4采集的拉紧螺杆11的拉紧力、上铁轭12、铁芯13、旁轭14、油箱15表面的振动信号以及噪声测点的噪声信号计算得到拉紧螺杆11的合格预压紧力值；所述应变传感器2、振动传感器3和声级计4分别与微处理器连接。如图3所示，噪声测点的设置方法为：从并联电抗器1的出线侧起始，在所述油箱15的1/2高度、距离并联电抗器1的外表面0.28-0.32m的轮廓线处，沿电抗器整体包括散热器的弦线轮廓线逆时针一周，平均间隔设置噪声测点。
其中，应变传感器2、振动传感器3为光纤。如图4所示，从变压器高压侧中性点套管正下方，即从并联电抗器1的出线侧起始，避开所述油箱15的加强筋和散热器，在油箱15的高度1/4处、1/2处、3/4处分别沿所述油箱15逆时针一周平均分布振动测点，所述振动传感器3设置在振动测点。
本发明还包括存储模块，所述存储模块与微处理器连接，用于存储微处理器采集的应变传感器2、振动传感器3和声级计4的信号以及拉紧螺杆11的合格预压紧力值的计算结果。
本发明还包括声光提示模块，所述声光提示模块与微处理器连接，用于在拉紧螺杆11的预压紧力值的结果不符合要求是发出提示。
本发明的工作原理为：变压器空载运行，线圈16中通上电压后，微处理器分别采集应变传感器2采集的拉紧螺杆11的拉紧力信号，采集振动传感器3采集的上铁轭12、铁芯13、旁轭14、油箱15表面的振动信号，并得到所有振动信号幅值的最大值Zmax，采集声级计4采集的噪声测点的噪声信号，并得到对应的声压级[LPA1,LPA1,…,LPAN]，N为噪声测点的数量。微处理器将上述数据存储至存储模块。微处理器根据公式计算声功率级LWA；其中，N为噪声测点的个数，A为试验室内表面面积，lm为噪声测点组成的轮廓线的周长，h为变压器的高度。如果Amax＞90μm或LWA＞98dB，声光提示模块提示操作人员，操作人员进行断电操作使得变压器停电，增加所述拉紧螺杆11的拉紧力，直至Amax≤90μm和LWA≤98dB，声光提示模块不再提示，存储模块存储此时拉紧螺杆11上的应变传感器2采集的拉紧螺杆11的拉紧力信号即为拉紧螺杆11的合格预压紧力值。
如图5所示，本发明的具体实施方式还提供了并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验方法，包括以下步骤：
S1：在并联电抗器1的拉紧螺杆11的中心位置安装应变传感器2，在上铁轭12、铁芯13、旁轭14、油箱15的表面分别安装若干个振动传感器3；如图4所示，在油箱15的表面分别安装若干个振动传感器3具体为：从变压器高压侧中性点套管正下方起始，避开所述油箱15的加强筋和散热器，在油箱15的高度1/4处、1/2处、3/4处分别沿所述油箱15逆时针一周平均分布振动测点，所述振动传感器3设置在振动测点。
S2：设置若干个噪声测点；如图3所示，噪声测点的设置方法为：从并联电抗器1的出线侧起始，在所述油箱15的1/2高度、距离并联电抗器1的外表面0.3m的轮廓线处，沿电抗器整体包括散热器的弦线轮廓线逆时针一周，平均间隔设置噪声测点。
S3：变压器空载运行。
S4：采集若干个振动传感器3的振动信号，得到所有振动信号幅值的最大值Zmax。
S5：由人手持所述声级计4依次测量各噪声测点得到对应的声压级，并记录为[LPA1,LPA1,…,LPAN]，计算声功率级LWA，具体为：
其中，N为噪声测点的个数，A为试验室内表面面积，lm为噪声测点组成的轮廓线的周长，h为变压器的高度。
S6：如果Amax＞90μm或LWA＞98dB，变压器停电，增加所述拉紧螺杆11的拉紧力。
S7：重复步骤S3-S6，直至Amax≤90μm和LWA≤98dB，此时应变传感器2采集的拉紧螺杆11的拉紧力信号即为拉紧螺杆11的合格预压紧力值。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验装置，包括并联电抗器(1)，所述并联电抗器(1)包括拉紧螺杆(11)、上铁轭(12)、铁芯(13)、旁轭(14)、油箱(15)；其特征在于：还包括应变传感器(2)、振动传感器(3)和声级计(4)、微处理器；所述应变传感器(2)固定安装在并联电抗器(1)的拉紧螺杆(11)的中心位置，用于采集拉紧螺杆(11)的拉紧力；所述振动传感器(3)设置若干个，分别安装在上铁轭(12)、铁芯(13)、旁轭(14)、油箱(15)的表面，用于分别采集上铁轭(12)、铁芯(13)、旁轭(14)、油箱(15)表面的振动信号；所述声级计(4)用于采集噪声测点的噪声信号；所述微处理器用于根据应变传感器(2)、振动传感器(3)和声级计(4)采集的拉紧螺杆(11)的拉紧力、上铁轭(12)、铁芯(13)、旁轭(14)、油箱(15)表面的振动信号以及噪声测点的噪声信号计算得到拉紧螺杆(11)的合格预压紧力值；所述应变传感器(2)、振动传感器(3)和声级计(4)分别与微处理器连接。
2.根据权利要求1所述的并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验装置，其特征在于：还包括存储模块，所述存储模块与微处理器连接，用于存储微处理器采集的应变传感器(2)、振动传感器(3)和声级计(4)的信号以及拉紧螺杆(11)的合格预压紧力值的计算结果。
3.根据权利要求1所述的并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验装置，其特征在于：还包括声光提示模块，所述声光提示模块与微处理器连接，用于在拉紧螺杆(11)的预压紧力值的结果不符合要求时发出提示。
4.并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验方法，其特征在于：应用于权利要求1-3任一所述的试验装置，包括以下步骤：
S1：在并联电抗器(1)的拉紧螺杆(11)的中心位置安装应变传感器(2)，在上铁轭(12)、铁芯(13)、旁轭(14)、油箱(15)的表面分别安装若干个振动传感器(3)；
S2：设置若干个噪声测点；
S3：变压器空载运行；
S4：采集若干个振动传感器(3)的振动信号，得到所有振动信号幅值的最大值Zmax；
S5：由人手持声级计(4)依次测量各噪声测点得到对应的声压级，并记录为[LPA1,LPA1,…,LPAN]，计算声功率级LWA；
S6：如果Zmax＞90μm或LWA＞98dB，变压器停电，增加所述拉紧螺杆(11)的拉紧力；
S7：重复步骤S3-S6，直至Zmax≤90μm和LWA≤98dB，此时应变传感器(2)采集的拉紧螺杆(11)的拉紧力信号即为拉紧螺杆(11)的合格预压紧力值。
5.根据权利要求4所述的并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验方法，其特征在于：所述步骤S1中在油箱(15)的表面分别安装若干个振动传感器(3)具体为：
从变压器高压侧中性点套管正下方起始，避开所述油箱(15)的加强筋和散热器，在油箱(15)的高度1/4处、1/2处、3/4处分别沿所述油箱(15)逆时针一周平均分布振动测点，所述振动传感器(3)设置在振动测点。
6.根据权利要求4所述的并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验方法，其特征在于：所述步骤S2中噪声测点的设置方法为：在所述油箱(15)的1/2高度、距离并联电抗器(1)的外表面0.28-0.32m的轮廓线处，平均间隔设置噪声测点。
7.根据权利要求4所述的并联电抗器拉紧螺杆影响振动和噪声的试验方法，其特征在于：所述步骤S5中计算声功率级LWA具体为：
其中，N为噪声测点的个数，A为试验室内表面面积，lm为噪声测点组成的轮廓线的周长，h为变压器的高度。
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