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濾波電力電容器振動(dòng)和噪聲的產(chǎn)生機(jī)理

  • 時(shí)間:2021-10-13 11:21:15
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電力電容器的振動(dòng)和可聽噪聲對(duì)流過(guò)其內(nèi)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(dāng)大的噪聲。在傳統(tǒng)的變電站中,電力電容器通常被認(rèn)為是安靜的電氣設(shè)備。由于系統(tǒng)運(yùn)行異常(諧波含量增加)或內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常,電力電容器發(fā)出可感知的噪聲。在DC輸電系統(tǒng)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,電力電容器聽噪聲的機(jī)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(lì)源,電容器的內(nèi)部元件會(huì)振動(dòng)。

3、內(nèi)部振動(dòng)通過(guò)電容器的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)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,然后形成可聽的噪音。

01.jpg

電容器振動(dòng)和噪聲的激勵(lì)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(lì)源。對(duì)于電力電容器,Cox通過(guò)實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn),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(nèi)部的靜電功能。如圖1所示,正負(fù)極板交錯(cuò)布置,內(nèi)極板被上下兩個(gè)方向吸引,處于機(jī)械平衡狀態(tài)。心子元件的受力主要是最外層和最內(nèi)層極板的靜電。

通過(guò)大量的測(cè)試和模擬研究,發(fā)現(xiàn)極板之間的磁力比靜電力小15個(gè)數(shù)量級(jí)左右,因此極板之間的磁力可以忽略不計(jì)。對(duì)于實(shí)際的電力電容器結(jié)構(gòu),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(dāng)于一個(gè)電容器。為了驗(yàn)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(xiàn)振動(dòng)相當(dāng)弱,比正常運(yùn)行狀態(tài)的振動(dòng)小1個(gè)數(shù)量級(jí)。因此,可以得出結(jié)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(lì)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(yùn)動(dòng)中的功能轉(zhuǎn)換:

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


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