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濾波電力電容器振動和噪聲的產生機理

  • 時間:2021-10-13 11:21:15
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電力電容器的振動和可聽噪聲對流過其內部諧波電流非常敏感,少量諧波電流可以使電容器產生相當大的噪聲。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,電力電容器發出可感知的噪聲。在DC輸電系統中,換流裝置產生大量諧波電流,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源之一。

目前,電力電容器聽噪聲的機制主要可分為以下四個過程。

1、交流條件下工作的電容器極板之間存在交變電磁力。

2、作為振動的激勵源,電容器的內部元件會振動。

3、內部振動通過電容器的內部機械結構傳遞,形成外殼表面的振動。

4、殼體振動將聲波輻射到空氣中,然后形成可聽的噪音。

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電容器振動和噪聲的激勵源:

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的激勵源。對于電力電容器,Cox通過實際測量發現,電容器外殼振動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,內極板被上下兩個方向吸引,處于機械平衡狀態。心子元件的受力主要是最外層和最內層極板的靜電。

通過大量的測試和模擬研究,發現極板之間的磁力比靜電力小15個數量級左右,因此極板之間的磁力可以忽略不計。對于實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,所以心和外殼之間也相當于一個電容器。為了驗證心殼之間的電磁場是否會引起外殼振動,短接電容器的兩端,在心殼之間施加約3倍的額定電壓,發現振動相當弱,比正常運行狀態的振動小1個數量級。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和噪聲的主要激勵源,在實際研究中可以忽略磁場和心臟和外殼之間的電磁場。

電容器極板運動中的功能轉換:

研究人員在電容器羈絆運動中的功能轉換,受力過程中的能量由電源轉換。如果電容器極板和周圍介質被視為系統,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圍介質的動能、介質的彈性勢能和損耗。該力使電容器的內部振動通過介質傳遞到電容器外殼,然后輻射噪聲。


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