专利名称：包括浸没式感应启动部分的降噪高压或中压设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及高压或中压设备，诸如变压器或感应线圈，所述设备带有浸入绝缘液中的感应启动(induction-activated)部分。本发明涉及到降低这种设备的噪音排放。特别是，本发明涉及到降低声波所引起的噪声量，所述声波是由设备感应启动部分排放并在绝缘液介质中传播，直到其到达充有绝缘液(如油)的浸没槽壁上。本发明特别适用的设备包括感应线圈和变压器，特别是配电网络中的电力变压器和配电变压器。
背景技术：
在带有浸入绝缘液内的感应启动部分的诸如变压器或感应线圈这样的设备中，众所周知，可以说，所辐射噪声的相当一部分是因为声波传播所致，这些声波是由在绝缘液介质中工作的感应启动部分排放并传播的，直到其到达浸没槽壁，所述浸没槽壁构成了主要的声辐射面。为了降低这部分噪声，在现有技术中，人们已经提出了许多解决方案。此处，值得提到的是非常早的专利GB 925522,US 3 102 246 JPUS 3 305 813中描述的解决方案，这些解决方案都是在绝缘液介质中使用几个带有串联共振挠性空心管子组件，来显著增加流体的可压缩性，所述串联共振调谐到需要降低的声波现象的频率。绝缘液介质可压缩性的本振频率(frequency-local)的增加会改变其表观压缩模数，但实际上，并没有防止感应启动部分所排放的声波到达(并从而作用)设备箱壁。换句话说，这些文件所介绍的解决方案并不是很有效，因为浸没槽的壁会继续是显著的声辐射表面，因此，变压器的噪声会依然很高。最近，美国No. 6 661 322号专利提出了一种解决方案即在靠近浸没槽壁或主动部分(active portion)周围设置圆柱形的圆板。这些圆柱形板还可用作显著降低绝缘液介质(在本示例中为油)的表观可压缩性，这样，就可吸收从主动部分向浸没槽壁传播的声波。同上述专利中所介绍的解决方案一样，增加感应启动部分浸没的绝缘液介质的表观可压缩性并不能保证可降低所述主动部分辐射声波对设备箱壁的作用。换句话说，这种解决方案并不能防止感应启动部分辐射的声波抵达浸没槽壁，因此，后者依旧是重大的声辐射表面。人们已经提出了改进的降噪设备，适用于设备浸入液体并承受实际非常大的流体静压力的困难应用环境中。为此，美国No. 5 138 588专利和法国No. FR2 730 335专利都介绍了在水下声波系统中使用的降噪设备，这些设备由涂有弹性体基体的管状结构组成，从而保证了浸入很深时仍能保持密封。为此，将管状结构以刚性方式固定到船舶船体上。严格意义上，这些结构不适合于在变压器箱内应用，诸如变压器，因为其刚性太大。这就是为什么本发明的目的是提出一种有效降低高压或中压设备噪声部分的解决方案，所述噪声是由于感应启动部分辐射的并在所述主动部分周围绝缘液介质中传播的声波所致。本发明的一个具体目的是提出一种可满足高压或中压电力传输和分配领域技术和经济要求的解决方案。
发明内容
为此，本发明的目的涉及包括了感应启动部分的高压或中压设备，围绕主动部分并填充有绝缘液(诸如油)的箱，和降低来自主动部分并在绝缘液中传播的声波的声减小
>J-U ρ α装直。声减小装置可以将所传播的声波分为两个相位相反的波组，这两个相反相位的波组相互干扰。
根据本发明，被动声减小装置为空心结构构件，在绝缘液中是密封的，布置成有规律地彼此隔开并构成一种屏障，与浸没槽壁相隔一定距离，两个相邻结构构件之间的空间可使来自主动部分并在绝缘液中传播的一部分声波穿过，但又不会引起任何相移，这样，构成了两个波组的其中一个波组，每个结构构件都可通过来自主动部分并在绝缘液中传播的另一部分声波经由其“内”表面而起作用，并经由其相反的或“外”表面按与第一波组相反相位重新发射另一波组，从而在与浸没槽壁一定距离的区域内在两个波组之间建立干扰，以便至少限制了声波在其与所述壁接触前的幅度。术语“感应启动部分”用来包括电磁感应器件，诸如高压或中压变压器或感应线圈中的电磁电路和绕组。有利的是，为了简化实施和降低生产成本，声减小装置为被动装置。为此，通过本发明的结构构件，形成一个声屏障(acoustic barrier)并通过限制因机械激励(mechanical excitement)所致的声波影响,在所述屏障背后建立干扰场，即声屏障和设备箱壁之间的区域，而所述声波影响则是由装有绝缘液的设备箱壁的声波所产生的。换句话说，感应启动部分各部件所产生的并到达由本发明结构构件所形成的声屏障的引入声压力波分为两个波组，其中一组穿过所述屏障，不会引起任何相移；以及另一组激活屏障的内表面(所有结构构件的内表面)并经由屏障结构构件外表面以相反相位重新发射。于是，对箱壁所产生的影响通过两个实际声源之间的补偿机构而降到最小，第一个声源(Q+)与入射波相关并穿过所述屏障，第二个声源(Q-)与激活屏障结构构件和通过所述结构构件以相反相位重新发射的入射波相关。图3示出了由构成所述声屏障的结构构件所获得的本发明的补偿机构。换句话说，本发明主要是在充有绝缘液的设备箱内实施降噪，这种降噪装置通过分配入射波和在所述分配的入射波之间形成反相来降低噪声。本发明的降噪装置为被动式，即其不要求使用任何电气和/或机械主动装置，目的是实施反相干扰场。在另一种不同方式中，结构构件包括沿其高度的恒定内截面金属管，每根金属管在其每个端部处通过一种装置实现闭合，该装置对于绝缘液来讲是密封的。结构构件通过振动去耦合装置优选安装在箱内。这样，会显著降低低频噪声，这与绝缘液传输声能量有关。为了简化实施方式，且不会改变设备其它部分的设计形状，诸如变压器箱，采用振动去耦合装置经由变压器箱内的刚性框架来进行紧固。为了确保干扰场足够强，结构构件的表面面积不小于屏障表面面积的三分之二。本发明还涉及到构成变压器或感应线圈的上述设备。本领域技术人员应该会注意到在设计和实施时通过调整如下参数来以给定频率寻求最佳效果用于结构构件(金属或非金属)的形状和材料以及其内部成分(气体、泡沫或弹性体)特性，从而通过所述结构来在入射波和反相重新发射波之间调节转换。特别是，应该注意确定形状和一个或多个材料，以确保邻近结构构件重新发射的波和穿过构件之间空间之间的波之间会产生补偿，不会出现相转变。 声屏障的间距，即两个邻近结构构件之间的距离，确定了入射波和声屏障背后重新发射波各个作用之间的分布情况。如上所述，所述间距必须能够使结构构件覆盖声屏障总表面面积的至少三分之二。声屏障与箱壁之间的距离。该距离应该足够使本发明干扰场出现在声屏障和箱壁之间；以及绝缘液(矿物油或其它)的特性。为此，对于给定频率来讲，一旦这些参数以最佳方式得以调整，所获得的干扰场会使波在与变压器箱壁接触前将其总压力归零(P = O)。
阅读参照附图给出的如下详细说明，本发明的其它优点和特性会更清楚地显现出来，附图如下图I为本发明变压器的局部透视图；图2为本发明实施例中声屏障的局部透视图，所示声屏障布置在图I所示变压器箱内；图3为本发明声屏障特性的示意图；图4和图5分别为第一和第二不同实施例中声屏障结构构件透视剖面图；图6A和6B为透视图，分别示出了第一和第二不同实施例中声屏障结构构件的安装情况；图7为本发明另一个实施例中声屏障的局部透视图；图8为本发明声屏障效果曲线图。
具体实施例方式在图I所示的变压器I中，本发明的声屏障2布置成远离变压器箱3的垂直壁30A和顶板30B。如图所示，变压器I包括感应启动部分4，感应启动部分4浸没在充满变压器箱3的绝缘液(图中未示)内。在图2所示实施例中，声屏障2为被动式，由空心金属管20构成，这些金属管在绝缘油中是密封的，且彼此有规律地相互隔开。更确切地说，规定间距Pl将两个邻近管子20与单个壁相隔一定距离，距离P2将两个邻近管子20在两个垂直壁30之间相隔一个拐角，以及距离P3将其中一个垂直壁30A和顶壁30B之间的两个邻近管20隔开。图2所示空心管20为大体矩形横截面。这个大体矩形形状确保了空心管20的良好一致性，因此，很好地降低了低频噪声。在本发明中，规则的间距从而在两个管子20之间形成了一个空间，该空间可供一部分来自感应启动部分4并在油中传播的压力波穿过，不会引起任何相移，并从而构成了一个波组。每个空心管20通过来自主动部分并在油内传播的另一部分波经由其内表面200(即面向主动部分4的表面)来起作用，并重新发射另一个反相的波组。于是，在这两个波组之间形成干扰场。图3示出了波部分(wave fraction) 01和波部分02之间通过相位倒置所产生的干扰场，所述波部分01来自穿过屏障2的入射波，而所述波部分02则是由每个空心管20 重新发射的于是，在所形成的两个实际波源Q+，Q_之间形成补偿。通过调整下述构成的参数由管子20形状和材料，屏障2的间距，屏障2与变压器箱3壁30A，30B的间距，以及油的特性，可以在最后形成的压力波与壁(P = O)接触前完全抵消所述压力波。空心管20尺寸和等间距值优选适当调整，这样，在与垂直壁和顶壁30A，30B的一定距离D处，屏障2完全覆盖感应启动部分4的周缘。由于所述波特性的作用，本发明的空心管20与绝缘油呈密封状态，管内可填充轻流体(气体)或挠性材料(泡沫或弹性体)。图4和图5示出了矩形横截面的空心管的两个不同实施例图4所示矩形截面空心管20为折叠和焊接管，采用两个焊接板21，22密封，内充有气体。图5所示矩形截面空心管20为挤压管，通过用于所有管子的两个端板成形紧固装置21，22密封，管内充有气体。为了明显降低低频噪声，这些噪声与绝缘油传递声能相关，可很方便地经由振动去耦合装置来在变压器箱3内安装空心管20。图6A和6B示出了通过振动去耦合装置来进行安装的两个不同实施例图6A的空心管20通过凸耳50固定到布置在变压器箱3内的刚性框架6上。图6B的空心管20通过挠性叶片51固定到布置在变压器箱3内的刚性框架6上。这种安装有一些优点，可以采用多个管子20的模块式安装，因此，使得声屏障在变压器箱内的固定得以简化。将声屏障2安装在中间紧固框架6上的优点是实施简单化。图7不出了本发明的声屏障2的另一个实施例在这个不例中，空心管20为圆柱形，通过可压缩材料制成的紧固件52而固定在轨道7上，从而可以在管子20和轨道7之间进行振动去耦合。在160kVA的线路变压器上成功进行了小规模声测试，采用了本发明的被动声屏障。在40MVA的电力变压器上成功进行了工业规模的其它声测试，采用了本发明的被
动声屏障。
在图8中，根据感应启动部分4辐射的噪声频率的变化情况，所示曲线给出了本发明的声屏障2的隔声情况，以分贝(dB)绘制可以很清楚地看出，声屏障2可以有效降噪在IOOHz频率以上。可以设想会有其它的改进和不同的实施例，但这些都没有超出本发明的范围。为此，管子可设想为各种不同截面方形、矩形、圆柱形等。另外，还可以设想使管子的内部容积与变压器箱外的介质相接触，或与变压器箱内的介质接触，但是，该介质应与绝缘液是分开的。可以设想使用一种声屏障，其部分地围绕在高压或中压设备箱的内部周围，特别是在感应启动部分沿优选方向辐射波时。为此，可以设想只在面对设备箱的内表面上设置本发明的声屏障。 根据设备布局的作用，本发明的声屏障可以在变压器箱的底部实施。实际上，在设备的当前布局中，诸如变压器，完全可以设想采用一种双壁布置的解决方案，采用绝缘液-箱底部-空气-适合降噪盒朝向变压器箱的底部。
权利要求
1.高压或中压设备(I),其包括感应启动部分、环绕主动部分(4)并充有绝缘液(诸如油)的箱(3)、和被动声减小装置(2，20)，所述被动声减小装置(2，20)用来降低来自主动部分(4)并在绝缘液内传播的声波，所述设备的特征在于，所述声减小装置可以将所传播的声波分为其相位相反，彼此干扰的两个波组(01，02)； 被动声减小装置为空心结构构件(20)，在绝缘液中呈密封状态，布置成有规律地隔开，并形成屏障(2)，与变压器箱相隔一定距离，两个相邻结构构件之间的空间可使一部分来自主动部分并在绝缘液中传播的波(01)穿过，不会引起任何相移，从而构成两个波组中的其中一个，每个结构构件可激励来自主动部分并在绝缘液中传播的另一部分(02)波经由其内表面(200)，以在与变压器箱壁相隔一定距离的区域内以相位相反的方式重新辐射另一个波组，从而至少限制波在其与所述壁接触前的幅度。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，结构构件包括沿其高度具有恒定内截面的管子(20)，每个管子通过密封的装置(20，21)在其每个端部闭合。
3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，结构构件通过振动去耦合装置(50，51，52)安装在箱内。
4.根据权利要求3所述的设备(1)，其特征在于，结构构件通过振动去耦合装置固定到刚性框架(6)上。
5.根据权利要求2到4任一项所述的设备，其特征在于，结构构件(20)的表面面积不小于屏障(2)表面面积的三分之二。
6.根据前面任一项权利要求所述的设备，构成一种变压器。
7.根据权利要1到6任一项所述的设备，构成一种感应线圈。
全文摘要
本发明涉及高压或中压设备(1)，其包括感应启动部分(4)，围绕主动部分(4)并充有绝缘液(诸如油)的箱(3)，和用来降低来自主动部分并在绝缘液中传播的声波的被动声减小装置(2，20)。根据本发明，被动装置建立干扰场，将所传播的声波分成两个相位相反的波组(O1，O2)，两个波组在与箱壁一定距离的区域内相互干扰，从而至少限制声波在与所述壁接触前的幅度。本发明提供了一种有效的解决方案，可大大降低由绝缘液介质传播的噪声。
文档编号H01F27/33GK102884598SQ201180022437
公开日2013年1月16日 申请日期2011年5月3日 优先权日2010年5月5日
发明者弗朗索瓦·德沃克斯, 帕斯卡尔·沃格纳尔 申请人:阿尔斯通科技有限公司