Warum bleibt das Transformatorrauschen bestehen?

—Von der Lärmquellenidentifizierung bis hin zu gezielten Lösungen

Laut der jüngsten CIGRE-Umfrage weisen 29 % der weltweit in Betrieb befindlichen Transformatoren hörbare, ungewöhnliche Geräusche auf, wobei 18 % der Fälle zu Geräteschäden führen. Ungewöhnliche Geräusche sind nicht nur ein frühes Anzeichen für Leistungseinbußen, sondern auch ein potenzielles Risiko für die Netzsicherheit. Dieser Leitfaden integriert die Normen IEC 60076 und IEEE C57.12 und bietet eine systematische Lösung, die elektromagnetische, mechanische und umweltbedingte Faktoren abdeckt und umsetzbare Strategien zur Lärmbekämpfung für globale Energieunternehmen bietet.

Inhalt

1. Störungen im elektromagnetischen System: Versteckte Ursachen für Lärm

▶Ursachen 

● Magnetostriktionsinstabilität 

Siliziumstahlbleche erzeugen unter wechselnden Magnetfeldern periodische Verformungen (Magnetostriktionskoeffizient: 1–3 ppm), wobei die Schwingungsgrundfrequenz doppelt so hoch ist wie die Netzfrequenz (100/120 Hz). Sinkt die Kernklemmkraft unter 15 % des Auslegungswerts, lösen Mikrobewegungen zwischen den Blechen hochfrequente Resonanzen aus, die den Lärm um 8–12 dB(A) erhöhen.

Datenvergleich:

● Harmonische Resonanz Risiken: Nichtlineare Lasten erzeugen Oberschwingungsströme (insbesondere der 3. und 5. Ordnung). Wenn die harmonische Verzerrung (THD) den 519%-Grenzwert gemäß IEEE 5 überschreitet, verdreifacht sich die Schwingbeschleunigung des Kerns.

▶ Lösungen

●Stufenlaminierung Verfahren: Durch die Verwendung eines 45°-Kerndesigns werden Resonanzspitzen auf unempfindliche Frequenzen (> 800 Hz) verschoben, wodurch das Rauschen um 40 % reduziert wird.

●Dynamische Harmonische Unterdrückung: Installieren Sie auf der Niederspannungsseite Filterdrosseln in Reihe (6 %/12 % Reaktanz), um die Oberwellenpfadimpedanz (XL=2πfL) zu erhöhen und so eine Oberwellenstromdämpfung zu erzwingen.

2. Mechanische Instabilität: Ursache für progressives Rauschen

▶ Fehlermechanismen

● Lösen von Schrauben Kettenreaktion Gemäß VDI 2230 verlieren M24-Schrauben jährlich 12–18 % ihrer Vorspannung. Bei einer anfänglichen Vorspannung von <60 % erzeugen Strukturbauteile ein Aufprallgeräusch von 200–500 Hz.

Prüfkriterien:

▶Verstärkungstechniken

● Selbstkompensierendes Vorspannungssystem Verwenden Sie an kritischen Verbindungen Tellerfedern nach DIN 2093, um eine Vorspannungsschwankung von ±5 % aufrechtzuerhalten.

● Laser-Wellenausrichtung  Setzen Sie API XD-Lasersysteme mit einer Präzision von 0.001 mm ein, um installationsbedingte Geräusche zu vermeiden.

3. Umweltkopplung: Übersehene Rauschverstärker

▶ Szenario Analyse

● Bodenschwingungsübertragung Nahegelegene Straßen/Eisenbahnen verursachen Vibrationen von 30–80 Hz (Grenzwert nach ISO 10816: 0.8 m/s²). Bei Vibrationen über 1.2 m/s² übertragen sich die Vibrationen über starre Untergründe und erhöhen den Lärm um 10 dB.

● Akustische Reflexion In geschlossenen Umspannwerken verstärken Wandreflexionen bestimmte Frequenzen um 4–6 dB. Optimieren Sie die Absorptionsanordnung mit COMSOL, um den Nachhall von 3.2 s auf 1.1 s zu reduzieren.

▶ Portfolio

● Siemens Hamburg reduzierte den Verkehrslärm durch Federisolierung (68 Hz) von 57 dB auf 4 dB.

● China Southern Grid reduzierte akustische Reflexionen durch den Einsatz poröser Aluminiumfaserplatten (NRC 9) um 0.95 dB.

Zusammenfassend

Fazit: Transformatorgeräusche spiegeln Ungleichgewichte in mechanischer und elektromagnetischer Energie wider. Das in diesem Leitfaden vorgestellte „Elektromagnetisch-strukturell-umweltintelligente“ Konzept ermöglicht systematische Lösungen:

●Quellenkontrolle: Optimieren Sie das Kerndesign und die Oberwellenunterdrückung.

●Ausbreitungsblockierung: Verbesserte Schwingungsisolierung und -absorption.

●Intelligente Überwachung: Setzen Sie IoT-Sensoren und digitale Zwillinge ein.

Führen Sie vierteljährliche ISO 10816-Schwingungsscans durch und erstellen Sie eine IEC 62485-konforme Geräuschdatenbank, um von reaktiven Reparaturen zu proaktiver Wartung überzugehen.

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LuShan, Europäische Sommerzeit.1975, ist ein chinesischer professioneller Hersteller, spezialisiert auf Leistungstransformatoren und Reaktoren für50+ Jahre. Führende Produkte sind Einphasentransformator, Dreiphasentransformator Isolierung Transformatoren, elektrischer Transformator, Verteiltransformator, Abwärts- und Aufwärtstransformator, Niederspannungstransformator, Hochspannungstransformator, Steuertransformator, Ringkerntransformator, R-Kern-Transformator;Gleichstrominduktoren, Wechselstromreaktoren, Filterreaktoren, Netz- und Lastreaktoren, Drosseln, Filterreaktoren und Zwischen- und Hochfrequenzprodukte.

Unsere Kraft Transformatoren und Reaktoren werden in zehn Anwendungsbereichen häufig eingesetzt: Schnellverkehr, Baumaschinen, erneuerbare Energien, intelligente Fertigung, medizinische Geräte, Explosionsschutz in Kohlebergwerken, Erregersysteme, Vakuumsintern (Öfen), zentrale Klimaanlagen.

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