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电力变压器具有电压调节、电气隔离、能量传递等功能，能够达到远距离输出的目的，目前已在城市配电网、高压交流输电/直流输电等工程中取得广泛应用，是电力系统中不可或缺的电力装备。高压条件下，由于谐波干扰的存在，电力变压器的振动噪声比正常工频下要高出20dB左右。其运行时的振动噪声不仅对周边生态环境带来负面影响，还会对变压器本体造成不可逆的影响。电工装备的异常将影响整个电网运行的稳定性，因此电力变压器在设计生产过程中要着重考虑抗谐波干扰，监管部门也要对变压器安全运行指标做出严格考量。为了模拟电网中存在谐波的情况，需要在工频正弦激励中叠加谐波激励。为了分析评估电网中存在谐波干扰下电力变压器工作状态的电磁振动噪声水平，探究电力变压器在谐波激励下的服役磁特性、电磁振动与声场分布，天津工业大学、天津理工大学、电网环境保护国家重点实验室（中国电力科学研究院有限公司武汉分院）的研究人员钟思翀、祝丽花、王前超、张建功、王延召，在2022年《电工技术学报》增刊1上撰文，改进了磁特性测量装置，改进磁致伸缩测量装置，实现了不同激励下硅钢片的磁特性测量和电磁振动噪声分析。其研究成果可以为电力变压器在电网含谐波条件下运行状况的预估提供理论支持与数据基础，为研究变压器抗谐波设计和装备新产品提供技术支持。 
研究人员开展了不同谐波下铁心硅钢片磁化特性与磁致伸缩特性的测量，并基于测量数据对电力变压器进行电磁振动数值计算分析。他们考虑铁心磁致伸缩效应，对电力变压器进行谐波激励下磁场、机械场、声场的计算，得到磁场、声场、铁心振动结果，并与工频正弦激励计算结果进行对比分析，总结谐波输入对铁心电磁振动的影响；采用有源降噪分析方法，研究降噪后电力变压器周围声场分布与频率特性。研究人员指出，直流偏磁对硅钢片的磁化特性影响较小，但对磁致伸缩特性影响较大。谐波对硅钢片的磁化特性、磁致伸缩特性影响较大。特别是3次谐波，比直流分量和其他谐波分量影响更剧烈。另外，研究人员发现谐波输入使得铁心磁致伸缩加剧，应力分布不均匀，铁心柱点3与铁心中间部分点1处存在应力突变极大点，对本体结构稳定产生威胁，但谐波对铁心整体振动趋势影响不大，数值上体现为振动加剧。绕组应力随磁通密度流向逐步增大。他们进一步指出，谐波的存在使得铁心振动及周围声压级分布明显增大，表明相同工作条件下，谐波引起振动噪声增加。而有源降噪在一定程度上能够减小电力变压器运行噪声，可以实现低频噪声的降低，但周围路径噪声可能部分增大。研究人员表示，该研究结果表明，在电力变压器设计和振动噪声预估时，特别是电力变压器应用于高压输电线路中时需要考虑谐波。谐波使得铁心应力分布不均匀、噪声加大，生产时可着重加固器件相应部位。为了减小振动噪声对周边环境的影响，可进一步采取有源降噪的方法。本文编自2022年《电工技术学报》增刊1，论文标题为“电力变压器振动噪声分析及其有源降噪”。本课题得到了国家自然科学基金重大资助项目的支持。
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