[发明专利]一种特高压并联电抗器振动噪声计算方法

说明书

本发明公开了一种特高压并联电抗器振动噪声计算方法，考虑了电抗器振动噪声产生的过程，基于多物理场耦合的有限元理论，建立多场耦合的电抗器电磁‑结构‑噪声的全过程仿真模型，计算电抗器振动噪声。获得特高压并联电抗器各种尺寸及相关参数，建立真实数据的电抗器三维模型；在瞬态磁场中，采用虚位移法计算电抗器绕组和铁心所受电磁力；对电抗器所受电磁力进行FFT变换，获得其频率、幅值与相位；以FFT变换的电磁力为载荷激励，进行模态分析与谐响应分析，获得电抗器振动速度和振动特性；以电抗器振动速度为载荷激励，进行噪声分析，获得电抗器噪声分布。本发明为特高压并联电抗器的振动抑制和噪声减弱提供了理论依据，具有较好的应用价值。

技术领域

本发明属于电抗器多物理场耦合计算技术领域，具体涉及一种特高压并联电抗器振动噪声计算方法。

背景技术

特高压并联电抗器作为改善电压分布和无功补偿的关键设备，在电力系统中扮演着至关重要的作用，因而大型特高压变电站都安装有特高压并联电抗器。

但由于特高压并联电抗器容量巨大、电压极高，加之其特殊的结构等原因，容易造成振动增大、噪声污染严重等问题。一方面，振动的增大给电抗器自身的运行带来影响，降低了运行年限；另一方面，噪声对环境造成极大了干扰，带来其他问题。

现有方法很难对电抗器的振动噪声作出准确的判断与预测，这是由于一方面，振动噪声属于机械范畴，运动规律变化较大；另一方面，振动噪声难以预测，工程实践较困难。而通过实验的方法往往需要依赖大量数据的采集，不仅浪费人力与物力，且无法从生产与制造阶段给出减弱振动噪声的办法，因此，如何预测电抗器振动噪声及为其减振降噪提供有效的措施显得非常重要，也是相关领域人员急需解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种特高压并联电抗器振动噪声计算方法，旨在计算电抗器振动噪声，分析电抗器振动噪声分布特性，为特高压并联电抗器的振动抑制和噪声减弱提供了理论依据，具有较强的工程实用性。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种特高压并联电抗器振动噪声计算方法，包括以下步骤：

(1)建立电抗器三维仿真模型；

(2)将所述电抗器三维仿真模型导入Maxwell 3D软件中，将求解器设置为瞬态磁场求解器，设定时间求解步长，采用虚位移法计算得到电抗器绕组与铁心所受电磁力；

(3)对步骤(2)中得到的电抗器绕组与铁心所受电磁力数据进行FFT变换，得到电磁力的频率、幅值与相位；

(4)基于所述电抗器三维仿真模型，以步骤(3)中计算得到的电磁力数据作为载荷激励，进行模态分析与谐响应分析，获得电抗器的振动速度；

(5)基于所述电抗器三维仿真模型，以步骤(4)计算得到的电抗器振动速度作为载荷激励，进行噪声分析，获得电抗器噪声分布，完成并联电抗器振动噪声的计算。

进一步地，所述步骤(1)中：在电抗器三维仿真模型建立的过程中，首先利用3D软件先建立电抗器各部分零件模型，然后进行零件的装配，最终以装配体呈现。

进一步地，所述步骤(1)具体为：在3D软件中，建立1:1真实比例数据的电抗器三维仿真模型，并保存为*.x_t格式。

进一步地，所述步骤(2)的具体实施步骤为：

将电抗器三维仿真模型导入Maxwell 3D软件中；

设置求解器为瞬态磁场求解器，同时，设定时间求解步长；

定义绕组材料属性和铁心材料属性，施加激励，并且在Winding中设置绕组并联支路数，假设电流在绕组中均匀分布，通过网格划分完成电抗器绕组与铁心所受电磁力的计算。