交流滤波电容器振动噪声特性及声场控制研究

在高电压、大容量的直流输电系统中,交流滤波电容器装置为换流站可听噪声的主要来源之一。本文搭建了一套基于激光测振仪的电容器外壳振动测量试验系统,分别测量了单一频率和多频率合成激励下的电容器外壳振动形态。然后研究了电容器振动噪声特性,得到了不同频率的声辐射效率和各面声贡献量。最后提出了整个电容器装置可听噪声的控制措施。根据电容器声源的相干性及相控阵技术,按照声场聚焦距离和电容器间距要求,提出了改变电容器纵向布置的计算公式。基于试验数据,使用边界元方法(BEM),建立了不同布置方式电容器装置的噪声计算仿真模型,研究表明:电容器底面振动能量远大于侧面,宽侧面振动略大于窄侧面。相控阵布置方式能够在特定区域内降低整个装置的可听噪声水平。     

换流站交流滤波电容器振动与噪声研究综述

在高电压、大容量的直流输电系统中,交流侧谐波电流大,滤波电容器数量多,使得交流滤波电容器装置成为换流站可听噪声的主要来源之一。对近年来电容器振动与噪声研究进行了总结。通过分析排除了电容器内部的磁力作用和电容器心子与外壳间的电磁力影响,得出内部静电力是电容器振动与噪声的激励源。从功能转换的角度推导得出电容器极板受力与电压平方成正比。根据电容器振动与噪声特性及产生机理,分析了影响电容器振动噪声的主要因素,包括谐波频率与相位、浸渍剂、压紧系数和安装方式等。最后,论述了目前的噪声预估方法,并介绍了几种主要的降噪措施。综上所述,电容器内部的振动与传递过程是目前其减振降噪研究的重要内容,对电容器装置噪声的预估和降噪措施的研制均具有指导意义。     

±800kV特高压换流站噪声控制探讨

我国是首个建设±800kV特高压直流输电工程的国家。特高压换流站的噪声问题比高压换流站更为严重,基于以往高压直流工程的噪声治理经验,对特高压换流站各区域的噪声控制方案进行分析和研究,提出了特高压直流换流站噪声控制措施：换流变压器采用可移动的全封闭隔声罩;交、直流滤波电容器采用双塔布置;直流滤波电抗器采用低噪声电抗器和在直流场周围围墙上设置轻型隔声吸声屏障;交流滤波电抗器采用低噪声电抗器和在交流滤波器周围围墙上设置轻型隔声吸声屏障。     

基于级联H桥电路的电力电容器噪声试验系统研究

本文结合高压直流输电用电容器产品实际参数,提出了基于级联H桥电路的电容器噪声试验电流注入方法,设计了一套可同时满足交流滤波电容器、高压并联电容器和直流滤波电容器等不同类型电容器产品噪声测试要求的试验系统。噪声试验电源采用基于IGBT可关断器件的单相电压源发生器,能够单独输出基波电流或2~50次谐波中1~12种频率谐波的任意谐波电流的组合,也能同时输出基波电流和2~50次谐波中最多12种频率谐波的任意组合。通过PSCAD软件仿真和70%试验系统满容量串、并联模式下电容器产品噪声试验,验证了试验系统设计的正确性和可靠性,等效模拟了高压直流换流站中电容器单元可听噪声,试验结果完全符合GB/T 32524—2016中的相关规定,为衡量高压直流输电工程用电容器噪声水平提供了一种新的测试手段,具有较强的工程指导意义。     

高压直流输电系统中交流滤波电容器的振动产生与传递机理

滤波电容器是高压直流输电换流站的主要噪声来源,其设备数量多、装置高度高,对换流站周边区域产生显著的可听噪声干扰。为解决滤波电容器可听噪声问题,首先要明确滤波电容器振动的产生机理。文中根据滤波电容器单元的实际结构,分析了电容器在高谐波运行状态下所承受的交变电场力,研究发现其电场力与电容器极板间电压的平方呈正比关系。为了研究滤波电容器单元的振动产生及传递过程,文中先对电容器心子振动进行了测量,发现电容器心子具有多个共振点,当电场力接近这些共振频率时,心子出现显著振动。另外,文中也对电容器外壳振动形态进行了测量,研究发现电容器的内部振动为先传递到电容器底面,再经过底面与侧面间的棱边传递到电容器的侧面。     

电容器单元间噪声相互影响及装置声场优化措施

随着高压直流输电系统输送功率日益增大,换流站噪声问题变得更加严峻。交流滤波场中电容器装置是主要的噪声源之一,其降噪需求日益提升。本文通过对电容器外壳表面进行振动形态的实际测量,建立多台滤波电容器装置仿真模型即滤波电容器装置简化仿真模型,分析空间距离、安装方式对电容器单元间噪声的相互影响。仿真得出电容器单元间的底面间距和...     

滤波电容器心子温度对可听噪声特性的影响机理研究

高压直流输电系统换流站中滤波电容器可听噪声问题受到日益关注。滤波电容器的可听噪声与其电场力激励和自身机械性能有关。在实际运行过程中,滤波电容器流过大量谐波电流,使得电容器内部心子温度升高,温度的变化会对电容器振动过程中的激励及机械性能产生影响。对此,文中开展了滤波电容器心子温度对可听噪声特性的影响研究,旨在全面认识影响电容器运行噪声的特性的因素。文中通过测量不同运行温度下电容器的噪声声功率级,发现电容器运行温度变化会影响电容器噪声的辐射。随着电容器运行温度的升高,声功率级有增大的趋势,尤其在10～40℃的温度范围内,上升趋势较明显;当心子温度继续上升时,电容器的噪声声功率级的离散性增大。温度对高频噪声的影响作用大于对低频噪声。并分析了温度变化过程中电容器噪声测试数据的离散性原因。     

基于振动测量的电容器装置噪声贡献分析

高压直流输电工程中,滤波电容器装置是主要的噪声源之一。对装置中各部分噪声贡献量的分析对装置的整体降噪有重要意义。基于电容器外壳振动数据计算噪声预测公式推导了电容器装置噪声贡献系数的计算公式,并利用某换流站的实测数据对电容器装置中电容器外壳及钢架的噪声贡献进行了分析。结果表明电容器外壳振动是电容器装置噪声的主要来源,装置整体的降噪应从降低单台噪声入手;另一方面电容器固定钢架的噪声贡献也不可忽视,可以从减少振动传递的角度提出降噪措施。     

交流滤波电容器装置电晕的噪声评估

交流滤波电容器装置的噪声是换流站中噪声来源的主要因素之一,其噪声主要来自电容器外壳的振动和均压环等结构的电晕放电,因此电晕噪声水平的计算对研究和合理评估整个电容器装置的噪声水平有着重要的意义。文章从美国BPA推荐的交流输电线路可听噪声预估公式出发,推导出有限长线声源与点声源的电晕噪声预测公式,并结合500 kV交流滤波电容器装置的结构尺寸,利用ANSYS仿真软件计算其电场分布,得到表面电场强度较大的均压环和电容器引线端在测量点处的噪声水平,以此作为电容器装置电晕噪声的评估依据。结果表明:当满足计算条件时,预测公式可以得到比较理想的计算结果,并且随着结构表面电场强度的减小或测量距离的增大,电晕噪声呈指数规律降低。     

高压直流换流站交流滤波电容器降噪措施

高压直流换流站交流滤波电容器的可听噪声严重超出了限制,需要对其可听噪声进行有效的控制.分别针对单台电容器和电容器塔提出了两种降噪措施:双底面型低噪声电容器和交错式电容器布置方式.首先,给出了双底面型低噪声电容器的设计理论和交错式布置方式的降噪理论及采用常规布置方式和交错布置方式的电容器塔的仿真计算.然后,分别对这两种降...     

电力电容器可听噪声研究

在高压、特高压直流输电中,电容器被广泛用作滤波与无功补偿,其产生的可听噪声问题越来越突出,研究电容器可听噪声特性是电容器噪声控制的重要前提。对电容器可听噪声的相关研究内容和成果进行综述,将电容器可听噪声的研究分为噪声产生机理、噪声水平计算方法、振动与噪声特性研究及噪声治理措施四方面,并描述和分析各方面研究的特点,提出几点看法。     

换流站电容器装置振动与噪声特性分析

滤波电容器装置是换流站中噪声的主要来源之一。随着直流输电电压等级的提高、输送功率的增大,电容器装置产生的噪声逐渐受到人们的关注。本文以南网某换流站220kV滤波场中的电容器装置为研究对象,分析电容器装置上单台电容器和塔架的振动特性,并测量了滤波场周边的噪声水平,研究其与装置振动之间的关系。结果表明,电容器装置的振动是由电流的基波与谐波分量共同激励产生的,它们在频率上存在一定联系;对于单台电容器,各个面上的振动强度相差较大,其中以底面振动最强;分析噪声频谱,可知其频率分量与电容器振动频率分量相同;通过滤波场的噪声辐射方向图,可以确定电容器装置和电抗器周围的噪声辐射量最大。最后,通过以上研究结果,从减振、隔声和滤波元件布局等方面,提出一系列可行的降噪措施。     

基于底面间距调整的电容器装置噪声优化措施研究

高压直流输电系统中,随输送电压的升高,换流站噪声问题越来越严重。而交流滤波场中的滤波电容器装置是主要的噪声源之一,其降噪需求也越来越高。本文通过对电容器表面振动进行实测,建立单台的电容器噪声仿真模型并进行简化,进而建立多台电容器的噪声仿真模型。利用该仿真模型对不同底面间距的4台电容器进行仿真分析,得出当底面间距约为某一频率空气中声波的半波长奇数倍时,该频率下电容器装置的噪声声功率最低。     

高压直流换流站可听噪声的先期治理

针对目前对于换流站可听噪声的治理工作都是在换流站工程建设完成后进行,治理难度较大、费用较高、降噪效果不明显的情况,对换流站可听噪声的先期治理进行了探讨。指出站址的选择应尽量远离居民区和其他噪声敏感区;要合理布置换流站的主要噪声源,如将换流变压器采用＂面对面＂布置、交流滤波场远离噪声敏感点、适当降低滤波电容器塔架高度;预先控制设备噪声,如电抗器预加有效的隔声罩、换流变压器采用BOX-IN结构;尽量利用换流站设备和其他建筑物的屏蔽效应来阻止声波向声音敏感区传播。     

浅谈直流换流站平波电抗器降噪装置的地面组装方法

直流换流站的建设只是处于起步阶段,平波电抗器与直流滤波器一起构成高压直流换流站直流侧的直流谐波滤波回路,是高压直流换流站的重要设备之一。换流站噪声源很多,主要为换流变压器的噪声,其次为平波电抗器和交流滤波器场里的电抗器和电容器噪声。本文简要介绍了如何进行地面安装平波电抗器降噪装置,进一步规范直流换流站的建设施工。     

特高压直流换流站滤波电容器噪声特性试验研究

在特高压直流换流站中,滤波电容器装置和无功补偿电容器装置是占地面积最大的设备,所以其发出的噪声对换流站总体噪声水平影响很大。电容器装置尺寸高、电容器数量巨大、电容塔处于高电位的这些特点决定了在外部进行噪声治理十分困难,而内部降噪需要对电容器的噪声特性进行研究。为解决此问题,对特高压直流换流站中电容器在不同电源波形作用下的噪声及其特点进行了试验研究,得到了电容器噪声特性规律和影响噪声水平的主要因素,为电容器内部降噪打下了基础。     

交流滤波电容器噪声的现场实测及特性分析

换流站交流滤波电容器装置数量多、尺寸大,并且流经大量谐波电流,是交流滤波场的主要噪声源。本文在详细研究换流站交流滤波场现场情况的基础上,采用声级计和PULSE音频分析仪对换流站的滤波电容器组进行声压测试和特征频率窄带谱测试。测试结果表明:电容器塔架的套管侧声压级大于侧面侧,噪声主要沿着电容器单元纵向辐射;电容器装置套管侧与侧面侧的噪声频谱特性相似,电容器辐射噪声最大的频率与所滤谐波次数有关。研究结果为电容器的降噪设计和改进提供基础数据支持。     

高压直流输电用交流滤波电容器组的设计

主要阐述了高压直流输电换流站用交流滤波电容器组的关键技术,根据滤波需求及无功容量需求,计算得到滤波器电容器组的参数;根据绝缘配合、电场分布、及结构抗震等计算结果,得到电容器组单元参数及电容器组布置方案;并根据电容器组结构,提出滤波器组的不平衡保护方案。并以富宁换流站的交流滤波器电容器为例,验证了设计的合理性。目前,富宁换流站交流滤波器电容器组已投入运行,滤波及无功补偿效果良好。     

基于波束形成声成像技术的某±800kV换流站噪声源识别

文中以某±800 kV直流受端换流站为研究对象,采用基于波束形成的声成像测量技术,对该直流换流站整站关键位置可听噪声进行现场测试并获得主要噪声源的空间位置和频率特性。测试与分析结果表明,交流滤波场主要噪声源为电抗器组和电容器组,电抗器组区域噪声在562～708 Hz范围内存在较明显峰值,电抗器组与电容器组的噪声存在干涉现象。此外,交流场架构由于电晕放电产生的噪声同样不容忽视;直流滤波场最主要噪声来自于平波电抗器,存在明显高次谐波引起的噪声成分;换流变压器区域主要的噪声源为布置在换流变外部的冷却风扇阵列,以低频噪声为主;站用变区域最大噪声点为变压器本体,频谱主要分布在100 Hz及其倍频上,以291～375 Hz内频率分量较大;调相机外冷水系统和阀冷系统的最大噪声大部分来自于喷淋水拍打底部水盘产生的噪声。     

UHVDC用悬吊式直流滤波电容器组的研制

文章对特高压直流输电工程换流站直流场悬吊式特高压直流滤波电容器组的设计研发进行了较全面总结,探讨实际工程中悬吊式特高压直流滤波电容器组的抗震性能、绝缘配合、悬式复合绝缘子技术性能、电容器组的保护可靠性、电容器塔架的结构性能及安装等方面问题的解决方案。希望对今后悬吊式特高压直流输电工程用直流滤波电容器组的完全国产化设计有所帮助。