国网河北电科院：创新减振降噪技术 助力能源装备产业升级

国网河北电科院：创新减振降噪技术 助力能源装备产业升级

近年来，随着社会对环保和可持续发展的日益重视，电力行业加快转型升级相关设备。开发设计制造低振动、高效率的变压器，不仅是为了减少对传统意义上的环境噪声影响，更是为了满足公众对于高质量生活空间以及和谐生态环境的更高期待。

“变压器和电抗器振动具有宽频域和非线性特征，需要进行针对性的分析治理。”11月27日，在河北省输变电技术创新中心高压试验大厅，国网河北电科院高级工程师高树国正带领团队，对高压并联电抗器振动试验结果进行分析。

一直以来，国网河北电科院长期深耕于先进输变电装备的技术研发，依托河北省输变电技术创新中心，取得了变压器减振降噪理论、方法以及装备的全面创新，为提升河北南部电网供电可靠性、推动河北省能源装备产业升级做出了积极贡献。

绿色发展理念催生变电设备转型需求

变压器和电抗器是电力系统的关键核心设备，在运行需承受高电压和大电流的复合作用，并伴随有强烈的持续性振动现象。“这种长期高强度的振动，会逐渐引发设备部件的疲劳损伤和绝缘性能下降。近年来，已经发生过多起因振动导致的设备故障，直接影响到电网稳定运行和电力可靠供应。”高树国介绍。

此外，随着社会对环保和可持续发展的日益重视，电力行业也在加快转型升级相关设备。开发设计制造低振动、高效率的变压器，不仅是为了减少对传统意义上的环境噪声影响，更是为了满足公众对于高质量生活空间以及和谐生态环境的更高期待。因此，绿色低噪变压器技术的研发与应用，不仅是对现有能源装备的一次革新，更是电力行业积极响应国家环保政策，推动行业绿色发展，实现人与自然和谐共生的关键举措。

创新噪声分析理论实现装备科学设计

“研发绿色低噪变压器的前提是分析并找到变压器振动的来源”，高树国说，作为电网核心设备，变压器包含绕组、铁心等组件，内部结构复杂，其中的铜、铁、油纸等多种材料由于具有非线性特征，使得变压器振动异常复杂。如何分析和控制这些复杂振动一直是国际上难以突破的技术难题。目前，国内外的变压器厂家主要依据经验公式进行减振设计，但仅能计算噪声功率级且误差超5分贝，难以满足振动精准控制需求。

110千伏变压器真型机械缺陷模拟试验平台。

2021年1月，国网河北电科院成功立项“多次短路冲击下变压器绕组机械稳定性与暂态振动特征关联关系的研究”河北省自然科学基金面上项目，同时成立了变电设备振动分析研究团队，对变电设备复杂振动原理进行攻关研究。历经多年努力，团队创新提出了变压器宽频域非线性振动分析理论，解决了多能量耦合下振动的统一表达和求解难题。

在此基础上，该院团队还开发了减振降噪仿真设计软件，能够准确计算振动产生传递及声场空间分布，并将计算误差控制在3分贝以下,实现了变压器振动噪声设计由经验分析到科学调控的创新突破。

研发振动诊断装置精准定位异常振源

除了解决振动的源头问题，处理运行中变压器振动故障也同样重要。

为提升试验研究的有效性与可靠性，高树国带领团队搭建了国内首套全电压全工况变压器振动试验平台。依托该平台，团队成功研发了基于振动宽频能量分布和形态分区匹配的振源识别技术及装置，实现了在振动超标时异常振源可视化精准排查，相关技术成果在2024年日内瓦国际发明展上斩获金奖。

2024年5月，高树国带领团队利用该装置准确识别并定位了一台特高压并联电抗器上夹件接地线脱落的内部机械缺陷，避免了潜在事故的发生，进一步验证了技术的有效性。

振动噪声监测诊断平台在特高压站应用。

2024年9月，在“电力变压器宽频域非线性振动分析理论与噪声控制技术、装备及应用”项目鉴定会上，由中国工程院院士邱爱慈领衔的专家评审组一致认为，该项目“突破了变压器振动机理分析、异常振源识别、减振结构设计系列关键技术，整体处于国际领先水平”。一系列技术创新实现了变压器振动噪声的源头治理，延长了变压器运行使用寿命，加快推动了电力设备设施向绿色低碳节能方向更新换代。

截至目前，河北电科院与保定天威保变电气、西安交通大学等单位联合研发了覆盖110—1000千伏电压等级的低振动噪声变压器和电抗器，技术关键指标设备噪声较国家标准降低10分贝以上，其中的特高压电抗器噪声低至64分贝以下。设备在国内多个输变电工程应用，并出口10多个国家。