專利名稱：包括浸沒式感應啟動部分的降噪高壓或中壓設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓或中壓設(shè)備，諸如變壓器或感應線圈，所述設(shè)備帶有浸入絕緣液中的感應啟動(induction-activated)部分。本發(fā)明涉及到降低這種設(shè)備的噪音排放。特別是，本發(fā)明涉及到降低聲波所引起的噪聲量，所述聲波是由設(shè)備感應啟動部分排放并在絕緣液介質(zhì)中傳播，直到其到達充有絕緣液(如油)的浸沒槽壁上。本發(fā)明特別適用的設(shè)備包括感應線圈和變壓器，特別是配電網(wǎng)絡(luò)中的電力變壓器和配電變壓器。
背景技術(shù)：
在帶有浸入絕緣液內(nèi)的感應啟動部分的諸如變壓器或感應線圈這樣的設(shè)備中，眾所周知，可以說，所輻射噪聲的相當一部分是因為聲波傳播所致，這些聲波是由在絕緣液介質(zhì)中工作的感應啟動部分排放并傳播的，直到其到達浸沒槽壁，所述浸沒槽壁構(gòu)成了主要的聲輻射面。為了降低這部分噪聲，在現(xiàn)有技術(shù)中，人們已經(jīng)提出了許多解決方案。此處，值得提到的是非常早的專利GB 925522,US 3 102 246 JPUS 3 305 813中描述的解決方案，這些解決方案都是在絕緣液介質(zhì)中使用幾個帶有串聯(lián)共振撓性空心管子組件，來顯著增加流體的可壓縮性，所述串聯(lián)共振調(diào)諧到需要降低的聲波現(xiàn)象的頻率。絕緣液介質(zhì)可壓縮性的本振頻率(frequency-local)的增加會改變其表觀壓縮模數(shù)，但實際上，并沒有防止感應啟動部分所排放的聲波到達(并從而作用)設(shè)備箱壁。換句話說，這些文件所介紹的解決方案并不是很有效，因為浸沒槽的壁會繼續(xù)是顯著的聲輻射表面，因此，變壓器的噪聲會依然很高。最近，美國No. 6 661 322號專利提出了一種解決方案即在靠近浸沒槽壁或主動部分(active portion)周圍設(shè)置圓柱形的圓板。這些圓柱形板還可用作顯著降低絕緣液介質(zhì)(在本示例中為油)的表觀可壓縮性，這樣，就可吸收從主動部分向浸沒槽壁傳播的聲波。同上述專利中所介紹的解決方案一樣，增加感應啟動部分浸沒的絕緣液介質(zhì)的表觀可壓縮性并不能保證可降低所述主動部分輻射聲波對設(shè)備箱壁的作用。換句話說，這種解決方案并不能防止感應啟動部分輻射的聲波抵達浸沒槽壁，因此，后者依舊是重大的聲輻射表面。人們已經(jīng)提出了改進的降噪設(shè)備，適用于設(shè)備浸入液體并承受實際非常大的流體靜壓力的困難應用環(huán)境中。為此，美國No. 5 138 588專利和法國No. FR2 730 335專利都介紹了在水下聲波系統(tǒng)中使用的降噪設(shè)備，這些設(shè)備由涂有彈性體基體的管狀結(jié)構(gòu)組成，從而保證了浸入很深時仍能保持密封。為此，將管狀結(jié)構(gòu)以剛性方式固定到船舶船體上。嚴格意義上，這些結(jié)構(gòu)不適合于在變壓器箱內(nèi)應用，諸如變壓器，因為其剛性太大。這就是為什么本發(fā)明的目的是提出一種有效降低高壓或中壓設(shè)備噪聲部分的解決方案，所述噪聲是由于感應啟動部分輻射的并在所述主動部分周圍絕緣液介質(zhì)中傳播的聲波所致。本發(fā)明的一個具體目的是提出一種可滿足高壓或中壓電力傳輸和分配領(lǐng)域技術(shù)和經(jīng)濟要求的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的目的涉及包括了感應啟動部分的高壓或中壓設(shè)備，圍繞主動部分并填充有絕緣液(諸如油)的箱，和降低來自主動部分并在絕緣液中傳播的聲波的聲減小
>J-U ρ α裝直。聲減小裝置可以將所傳播的聲波分為兩個相位相反的波組，這兩個相反相位的波組相互干擾。
根據(jù)本發(fā)明，被動聲減小裝置為空心結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在絕緣液中是密封的，布置成有規(guī)律地彼此隔開并構(gòu)成一種屏障，與浸沒槽壁相隔一定距離，兩個相鄰結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的空間可使來自主動部分并在絕緣液中傳播的一部分聲波穿過，但又不會引起任何相移，這樣，構(gòu)成了兩個波組的其中一個波組，每個結(jié)構(gòu)構(gòu)件都可通過來自主動部分并在絕緣液中傳播的另一部分聲波經(jīng)由其“內(nèi)”表面而起作用，并經(jīng)由其相反的或“外”表面按與第一波組相反相位重新發(fā)射另一波組，從而在與浸沒槽壁一定距離的區(qū)域內(nèi)在兩個波組之間建立干擾，以便至少限制了聲波在其與所述壁接觸前的幅度。術(shù)語“感應啟動部分”用來包括電磁感應器件，諸如高壓或中壓變壓器或感應線圈中的電磁電路和繞組。有利的是，為了簡化實施和降低生產(chǎn)成本，聲減小裝置為被動裝置。為此，通過本發(fā)明的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，形成一個聲屏障(acoustic barrier)并通過限制因機械激勵(mechanical excitement)所致的聲波影響,在所述屏障背后建立干擾場，即聲屏障和設(shè)備箱壁之間的區(qū)域，而所述聲波影響則是由裝有絕緣液的設(shè)備箱壁的聲波所產(chǎn)生的。換句話說，感應啟動部分各部件所產(chǎn)生的并到達由本發(fā)明結(jié)構(gòu)構(gòu)件所形成的聲屏障的引入聲壓力波分為兩個波組，其中一組穿過所述屏障，不會引起任何相移；以及另一組激活屏障的內(nèi)表面(所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)表面)并經(jīng)由屏障結(jié)構(gòu)構(gòu)件外表面以相反相位重新發(fā)射。于是，對箱壁所產(chǎn)生的影響通過兩個實際聲源之間的補償機構(gòu)而降到最小，第一個聲源(Q+)與入射波相關(guān)并穿過所述屏障，第二個聲源(Q-)與激活屏障結(jié)構(gòu)構(gòu)件和通過所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件以相反相位重新發(fā)射的入射波相關(guān)。圖3示出了由構(gòu)成所述聲屏障的結(jié)構(gòu)構(gòu)件所獲得的本發(fā)明的補償機構(gòu)。換句話說，本發(fā)明主要是在充有絕緣液的設(shè)備箱內(nèi)實施降噪，這種降噪裝置通過分配入射波和在所述分配的入射波之間形成反相來降低噪聲。本發(fā)明的降噪裝置為被動式，即其不要求使用任何電氣和/或機械主動裝置，目的是實施反相干擾場。在另一種不同方式中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括沿其高度的恒定內(nèi)截面金屬管，每根金屬管在其每個端部處通過一種裝置實現(xiàn)閉合，該裝置對于絕緣液來講是密封的。結(jié)構(gòu)構(gòu)件通過振動去耦合裝置優(yōu)選安裝在箱內(nèi)。這樣，會顯著降低低頻噪聲，這與絕緣液傳輸聲能量有關(guān)。為了簡化實施方式，且不會改變設(shè)備其它部分的設(shè)計形狀，諸如變壓器箱，采用振動去耦合裝置經(jīng)由變壓器箱內(nèi)的剛性框架來進行緊固。為了確保干擾場足夠強，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面面積不小于屏障表面面積的三分之二。本發(fā)明還涉及到構(gòu)成變壓器或感應線圈的上述設(shè)備。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該會注意到在設(shè)計和實施時通過調(diào)整如下參數(shù)來以給定頻率尋求最佳效果用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件(金屬或非金屬)的形狀和材料以及其內(nèi)部成分(氣體、泡沫或彈性體)特性，從而通過所述結(jié)構(gòu)來在入射波和反相重新發(fā)射波之間調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換。特別是，應該注意確定形狀和一個或多個材料，以確保鄰近結(jié)構(gòu)構(gòu)件重新發(fā)射的波和穿過構(gòu)件之間空間之間的波之間會產(chǎn)生補償，不會出現(xiàn)相轉(zhuǎn)變。 聲屏障的間距，即兩個鄰近結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的距離，確定了入射波和聲屏障背后重新發(fā)射波各個作用之間的分布情況。如上所述，所述間距必須能夠使結(jié)構(gòu)構(gòu)件覆蓋聲屏障總表面面積的至少三分之二。聲屏障與箱壁之間的距離。該距離應該足夠使本發(fā)明干擾場出現(xiàn)在聲屏障和箱壁之間；以及絕緣液(礦物油或其它)的特性。為此，對于給定頻率來講，一旦這些參數(shù)以最佳方式得以調(diào)整，所獲得的干擾場會使波在與變壓器箱壁接觸前將其總壓力歸零(P = O)。


閱讀參照附圖給出的如下詳細說明，本發(fā)明的其它優(yōu)點和特性會更清楚地顯現(xiàn)出來，附圖如下圖I為本發(fā)明變壓器的局部透視圖；圖2為本發(fā)明實施例中聲屏障的局部透視圖，所示聲屏障布置在圖I所示變壓器箱內(nèi)；圖3為本發(fā)明聲屏障特性的示意圖；圖4和圖5分別為第一和第二不同實施例中聲屏障結(jié)構(gòu)構(gòu)件透視剖面圖；圖6A和6B為透視圖，分別示出了第一和第二不同實施例中聲屏障結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝情況；圖7為本發(fā)明另一個實施例中聲屏障的局部透視圖；圖8為本發(fā)明聲屏障效果曲線圖。
具體實施例方式在圖I所示的變壓器I中，本發(fā)明的聲屏障2布置成遠離變壓器箱3的垂直壁30A和頂板30B。如圖所示，變壓器I包括感應啟動部分4，感應啟動部分4浸沒在充滿變壓器箱3的絕緣液(圖中未示)內(nèi)。在圖2所示實施例中，聲屏障2為被動式，由空心金屬管20構(gòu)成，這些金屬管在絕緣油中是密封的，且彼此有規(guī)律地相互隔開。更確切地說，規(guī)定間距Pl將兩個鄰近管子20與單個壁相隔一定距離，距離P2將兩個鄰近管子20在兩個垂直壁30之間相隔一個拐角，以及距離P3將其中一個垂直壁30A和頂壁30B之間的兩個鄰近管20隔開。圖2所示空心管20為大體矩形橫截面。這個大體矩形形狀確保了空心管20的良好一致性，因此，很好地降低了低頻噪聲。在本發(fā)明中，規(guī)則的間距從而在兩個管子20之間形成了一個空間，該空間可供一部分來自感應啟動部分4并在油中傳播的壓力波穿過，不會引起任何相移，并從而構(gòu)成了一個波組。每個空心管20通過來自主動部分并在油內(nèi)傳播的另一部分波經(jīng)由其內(nèi)表面200(即面向主動部分4的表面)來起作用，并重新發(fā)射另一個反相的波組。于是，在這兩個波組之間形成干擾場。圖3示出了波部分(wave fraction) 01和波部分02之間通過相位倒置所產(chǎn)生的干擾場，所述波部分01來自穿過屏障2的入射波，而所述波部分02則是由每個空心管20 重新發(fā)射的于是，在所形成的兩個實際波源Q+，Q_之間形成補償。通過調(diào)整下述構(gòu)成的參數(shù)由管子20形狀和材料，屏障2的間距，屏障2與變壓器箱3壁30A，30B的間距，以及油的特性，可以在最后形成的壓力波與壁(P = O)接觸前完全抵消所述壓力波?？招墓?0尺寸和等間距值優(yōu)選適當調(diào)整，這樣，在與垂直壁和頂壁30A，30B的一定距離D處，屏障2完全覆蓋感應啟動部分4的周緣。由于所述波特性的作用，本發(fā)明的空心管20與絕緣油呈密封狀態(tài)，管內(nèi)可填充輕流體(氣體)或撓性材料(泡沫或彈性體)。圖4和圖5示出了矩形橫截面的空心管的兩個不同實施例圖4所示矩形截面空心管20為折疊和焊接管，采用兩個焊接板21，22密封，內(nèi)充有氣體。圖5所示矩形截面空心管20為擠壓管，通過用于所有管子的兩個端板成形緊固裝置21，22密封，管內(nèi)充有氣體。為了明顯降低低頻噪聲，這些噪聲與絕緣油傳遞聲能相關(guān)，可很方便地經(jīng)由振動去耦合裝置來在變壓器箱3內(nèi)安裝空心管20。圖6A和6B示出了通過振動去耦合裝置來進行安裝的兩個不同實施例圖6A的空心管20通過凸耳50固定到布置在變壓器箱3內(nèi)的剛性框架6上。圖6B的空心管20通過撓性葉片51固定到布置在變壓器箱3內(nèi)的剛性框架6上。這種安裝有一些優(yōu)點，可以采用多個管子20的模塊式安裝，因此，使得聲屏障在變壓器箱內(nèi)的固定得以簡化。將聲屏障2安裝在中間緊固框架6上的優(yōu)點是實施簡單化。圖7不出了本發(fā)明的聲屏障2的另一個實施例在這個不例中，空心管20為圓柱形，通過可壓縮材料制成的緊固件52而固定在軌道7上，從而可以在管子20和軌道7之間進行振動去耦合。在160kVA的線路變壓器上成功進行了小規(guī)模聲測試，采用了本發(fā)明的被動聲屏障。在40MVA的電力變壓器上成功進行了工業(yè)規(guī)模的其它聲測試，采用了本發(fā)明的被
動聲屏障。
在圖8中，根據(jù)感應啟動部分4輻射的噪聲頻率的變化情況，所示曲線給出了本發(fā)明的聲屏障2的隔聲情況，以分貝(dB)繪制可以很清楚地看出，聲屏障2可以有效降噪在IOOHz頻率以上?？梢栽O(shè)想會有其它的改進和不同的實施例，但這些都沒有超出本發(fā)明的范圍。為此，管子可設(shè)想為各種不同截面方形、矩形、圓柱形等。另外，還可以設(shè)想使管子的內(nèi)部容積與變壓器箱外的介質(zhì)相接觸，或與變壓器箱內(nèi)的介質(zhì)接觸，但是，該介質(zhì)應與絕緣液是分開的?？梢栽O(shè)想使用一種聲屏障，其部分地圍繞在高壓或中壓設(shè)備箱的內(nèi)部周圍，特別是在感應啟動部分沿優(yōu)選方向輻射波時。為此，可以設(shè)想只在面對設(shè)備箱的內(nèi)表面上設(shè)置本發(fā)明的聲屏障。 根據(jù)設(shè)備布局的作用，本發(fā)明的聲屏障可以在變壓器箱的底部實施。實際上，在設(shè)備的當前布局中，諸如變壓器，完全可以設(shè)想采用一種雙壁布置的解決方案，采用絕緣液-箱底部-空氣-適合降噪盒朝向變壓器箱的底部。
權(quán)利要求
1.高壓或中壓設(shè)備(I),其包括感應啟動部分、環(huán)繞主動部分(4)并充有絕緣液(諸如油)的箱(3)、和被動聲減小裝置(2，20)，所述被動聲減小裝置(2，20)用來降低來自主動部分(4)并在絕緣液內(nèi)傳播的聲波，所述設(shè)備的特征在于，所述聲減小裝置可以將所傳播的聲波分為其相位相反，彼此干擾的兩個波組(01，02)； 被動聲減小裝置為空心結(jié)構(gòu)構(gòu)件(20)，在絕緣液中呈密封狀態(tài)，布置成有規(guī)律地隔開，并形成屏障(2)，與變壓器箱相隔一定距離，兩個相鄰結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的空間可使一部分來自主動部分并在絕緣液中傳播的波(01)穿過，不會引起任何相移，從而構(gòu)成兩個波組中的其中一個，每個結(jié)構(gòu)構(gòu)件可激勵來自主動部分并在絕緣液中傳播的另一部分(02)波經(jīng)由其內(nèi)表面(200)，以在與變壓器箱壁相隔一定距離的區(qū)域內(nèi)以相位相反的方式重新輻射另一個波組，從而至少限制波在其與所述壁接觸前的幅度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(1)，其特征在于，結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括沿其高度具有恒定內(nèi)截面的管子(20)，每個管子通過密封的裝置(20，21)在其每個端部閉合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備(1)，其特征在于，結(jié)構(gòu)構(gòu)件通過振動去耦合裝置(50，51，52)安裝在箱內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備(1)，其特征在于，結(jié)構(gòu)構(gòu)件通過振動去耦合裝置固定到剛性框架(6)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4任一項所述的設(shè)備，其特征在于，結(jié)構(gòu)構(gòu)件(20)的表面面積不小于屏障(2)表面面積的三分之二。
6.根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，構(gòu)成一種變壓器。
7.根據(jù)權(quán)利要1到6任一項所述的設(shè)備，構(gòu)成一種感應線圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及高壓或中壓設(shè)備(1)，其包括感應啟動部分(4)，圍繞主動部分(4)并充有絕緣液(諸如油)的箱(3)，和用來降低來自主動部分并在絕緣液中傳播的聲波的被動聲減小裝置(2，20)。根據(jù)本發(fā)明，被動裝置建立干擾場，將所傳播的聲波分成兩個相位相反的波組(O1，O2)，兩個波組在與箱壁一定距離的區(qū)域內(nèi)相互干擾，從而至少限制聲波在與所述壁接觸前的幅度。本發(fā)明提供了一種有效的解決方案，可大大降低由絕緣液介質(zhì)傳播的噪聲。
文檔編號H01F27/33GK102884598SQ201180022437
公開日2013年1月16日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日
發(fā)明者弗朗索瓦·德沃克斯, 帕斯卡爾·沃格納爾 申請人:阿爾斯通科技有限公司