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濾波電力電容器振動(dòng)和噪聲的產(chǎn)生機理

  • 時(shí)間:2021-10-13 11:21:15
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電力電容器的振動(dòng)和可聽(tīng)噪聲對流過(guò)其內部諧波電流非常敏感,少量諧波電流可以使電容器產(chǎn)生相當大的噪聲。在傳統的變電站中,電力電容器通常被認為是安靜的電氣設備。由于系統運行異常(諧波含量增加)或內部結構異常,電力電容器發(fā)出可感知的噪聲。在DC輸電系統中,換流裝置產(chǎn)生大量諧波電流,配備大量濾波電容器,使交流濾波電容器裝置成為換流站噪聲的主要來(lái)源之一。

目前,電力電容器聽(tīng)噪聲的機制主要可分為以下四個(gè)過(guò)程。

1、交流條件下工作的電容器極板之間存在交變電磁力。

2、作為振動(dòng)的激勵源,電容器的內部元件會(huì )振動(dòng)。

3、內部振動(dòng)通過(guò)電容器的內部機械結構傳遞,形成外殼表面的振動(dòng)。

4、殼體振動(dòng)將聲波輻射到空氣中,然后形成可聽(tīng)的噪音。

01.jpg

電容器振動(dòng)和噪聲的激勵源:

早在1988年,MCDuff就將電容器極板之間的靜電作為脈沖電容器振動(dòng)的激勵源。對于電力電容器,Cox通過(guò)實(shí)際測量發(fā)現,電容器外殼振動(dòng)和噪聲的頻率等于電容器極板之間靜電的頻率。CIGRE還給出了實(shí)際電容器繞心子元件內部的靜電功能。如圖1所示,正負極板交錯布置,內極板被上下兩個(gè)方向吸引,處于機械平衡狀態(tài)。心子元件的受力主要是最外層和最內層極板的靜電。

通過(guò)大量的測試和模擬研究,發(fā)現極板之間的磁力比靜電力小15個(gè)數量級左右,因此極板之間的磁力可以忽略不計。對于實(shí)際的電力電容器結構,電容器的心包和金屬外殼之間也有電磁場(chǎng),所以心和外殼之間也相當于一個(gè)電容器。為了驗證心殼之間的電磁場(chǎng)是否會(huì )引起外殼振動(dòng),短接電容器的兩端,在心殼之間施加約3倍的額定電壓,發(fā)現振動(dòng)相當弱,比正常運行狀態(tài)的振動(dòng)小1個(gè)數量級。因此,可以得出結論,電容器極板之間的靜電作用是電力電容器振動(dòng)和噪聲的主要激勵源,在實(shí)際研究中可以忽略磁場(chǎng)和心臟和外殼之間的電磁場(chǎng)。

電容器極板運動(dòng)中的功能轉換:

研究人員在電容器羈絆運動(dòng)中的功能轉換,受力過(guò)程中的能量由電源轉換。如果電容器極板和周?chē)橘|(zhì)被視為系統,電源作用于系統的外力是系統中除靜電勢能外的其他能量,包括電容器極板和周?chē)橘|(zhì)的動(dòng)能、介質(zhì)的彈性勢能和損耗。該力使電容器的內部振動(dòng)通過(guò)介質(zhì)傳遞到電容器外殼,然后輻射噪聲。