电力电容器噪声测试中电流注入方式的研究

高压直流换流站内的电力电容器在实际工况下具有很强的工频成分和丰富的谐频成分.为了模拟实际工况,在研究现有电流注入电路的基础上,设计了一种针对电容器单元噪声试验的桥式全工况电流注入电路.电路的两个桥端用于注入工频电流,并且采用并联谐振补偿电感减小工频电源电流;在电路的另两个桥端用于注入谐波电流,谐波电流电源由谐频信号发生器和功率放大器组成,可以实现同时施加48次以下任意谐波的组合,以模拟实际工况的各种应用场合.试验表明,在50 ～2 500 Hz频率范围内实现了工频与12个谐波电流同时注入电容器单元的试验工作,试验结果完全符合模拟高压直流换流站中电容器单元的可听噪声要求.     

谐波相位角对电容器噪声影响问题的探讨

本文对高压直流输电工程交流滤波器用电容器单元噪声测试中基波电流相位与谐波电流相位同步与否对噪声值的影响,以及引起噪声值波动原因等问题进行了测试研究和分析,同时也对加载的电流大小与噪声值的关系和噪声测试采样时间对测试结果的影响进行了试验对比。研究结果对交流滤波电容器单元噪声测试有一定的指导和参考意义。     

电力电容器噪声谐波影响特性试验研究

分析了电容器噪声产生机理,利用10 kV电能质量谐波源试验平台,开展工频基波叠加不同畸变率谐波电压条件下并联电容器的噪声试验研究,得出不同次谐波时电容器噪声变化曲线,分析谐波对10 kV并联电容器的影响程度,针对典型条件下电容器噪声频谱进行分析。试验结果表明,基波叠加谐波的激励信号作用下,电容器噪声频率主要集中于基波二倍频率、h+1次谐波频率、h-1次谐波频率和2h次谐波频率特征频率上。     

一种改进型感应滤波高压直流输电系统及其谐波传递特性分析

提出了一种具有特殊接线方案的改进型感应滤波高压直流输电系统,其2个换流变压器的公共绕组并联后接1套全调谐感应滤波器组,且滤波器组中不含有5、7次滤波器,仅为11、13次双调谐滤波器,大幅减少了滤波器和开关等设备的投入。分析了改进型感应滤波高压直流输电系统的谐波传递特性,分析结果表明此系统同样能够有效地将谐波电流屏蔽于换流变压器的阀侧绕组,减小网侧绕组的谐波电流。最后对一背靠背的12脉波改进型感应滤波直流输电系统试验平台进行试验测试,测试结果验证了理论分析的正确性,说明了改进型感应滤波直流输电系统的可行性。     

滤波电容器振动与噪声多倍频现象及其产生机理模型

一般认为,在高压直流输电系统中滤波电容器的振动与噪声频谱为谐波电流各频率之间的差频、和频及每个谐波的二倍频。但某些电力电容器在测试中噪声频谱与目前电容器振动噪声机理所预测的并不一致。为此对该现象进行了研究,旨在完善滤波电容器振动与噪声的产生机理。试验结果表明,在加载单频谐波电流时,电容器噪声呈现出2种频率特性:1)噪声频谱为谐波电流频的整数倍;2)噪声频谱为谐波电流的偶数倍。这种电容器噪声特性称为多倍频现象。基于Lagrange力学原理,构建双极板电容器振动的动力学方程。将电容器极板间的电势能作为一种非定常外势能作用,并近似到极板间距的二阶项来反映电场与振动间的耦合作用。通过求解动力学方程,得到与试验结果一致的振动频谱。研究发现,引起电容器出现多倍频现象的原因是电场力与极板振动间存在耦合作用。当加载电流频率或其2倍频与电容器本身固有频率很接近时,多倍频现象更加显著。     

频率混叠对交流滤波器基波保护的影响及改进措施

针对宁东高压直流输电工程换流站模拟试验出现的电流采样的波动问题,研究了高压直流输电系统在整流和逆变过程中,存在23次和25次谐波与基波频率混叠现象,可能对保护性能产生影响.运用MATALB仿真软件分析了频率混叠的产生机理,然后提出了提高采样频率和加装硬件滤波回路的改进措施,以提高交流滤波器保护的可靠性.     

直流滤波电容器噪声特性试验研究

直流滤波电容器在运行中会受到谐波电压和电流作用,也存在着噪声问题。目前国内对交流滤波电容器噪声进行了相关研究,而在直流滤波电容器的噪声研究并不充分。交流滤波电容器的噪声频率是由各个频率交流电压的差频、和频与倍频项组成的。而直流滤波电容器中,除上述3项外,还存在谐波电压本身频率的振动与噪声。本文通过直流滤波电容器噪声试验,分析了不同加载条件对电容器噪声的影响。试验结果表明,直流电压主要影响噪声的大小,而交流谐波电压则决定了噪声的频率,并且直流电容器噪声的声功率级与所加载直流电压的对数呈正比关系。     

HVDC用交流电容器典型滤波支路谐波电流对电容器噪声的影响分析

本文通过总结分析近几年直流输电项目交流电容器典型滤波支路的特征谐波电流参数,分析不同滤波支路谐波电流对电容器噪声的影响。通过对各典型滤波支路在100～500 Hz、550～1 200 Hz、1 250～2 500 Hz频段谐波电流的占比分析,获得550～1 200 Hz、1 250～2 500 Hz中高频段谐波电流与基波电流的占比、累积谐波个数是影响电容器噪声的主要因素;在相同谐波电流的前提下,电容器单元电容越大,噪声水平越低;通过试品噪声实测,对理论分析充分印证。该结论对今后在投标阶段、产品研制前期进行各支路电容器的噪声评估具有重要意义;同时不同频段谐波电流可采用不同的降噪措施,以达到最佳降噪效果、合理的经济效益。     

交流滤波电容器不平衡保护的原理和计算

论文对高压三相交流滤波电容器不平衡保护的计算进行了大量的理论分析,指出:高压交流滤波电容器较之并联补偿电容器的不平衡保护计算要复杂得多,既有基波分量的计算,还有谐波分量的计算。基波分量的计算与并联补偿电容器的计算相类似。论文重点分析了谐波分量的计算问题,给出了谐波源谐波电流在系统和三相不对称电容电路间分流计算的三相电路模型。并在此模型的基础上,推导出电容器的谐波电流和谐波电压,以及不平衡保护谐波分量计算需要的各种公式。总的不平衡电流或电压应为其各分量的平方和的平方根。论文为滤波电容器不平衡保护计算提供了理论依据和适用的计算公式。     

换流站电力电容器单元噪声试验电路研究

针对常规高压直流输电工程中电力电容器装置噪声突出,需要从源头进行控制的情况,给出了可按照电容器单元实际运行工况进行噪声测试的试验电路,包括可同时加载工频和多个谐波电流的桥式电路以及同时加载直流电压和多个谐波电流的试验电路,并提出了试验电路中关键设备——谐频电源的技术方案,结合仿真波形证明了试验电路可行性。基于所提出的试验电路,建立了电力电容器噪声试验平台,开展了换流站多台电容器单元的噪声试验。试验结果与理论值的对比分析验证了试验电路可满足直流工程中电力电容器单元的噪声测试要求。     

不同谐波电流注入条件对电容器噪声影响的试验研究

为了准确测量电容器噪声并在保证测量准确度的前提下降低对试验电源等设备的要求,本文以昌吉-古泉±1100 kV特高压直流输电工程电容器设备的噪声试验为依托,针对4种型号的电容器产品采用桥式电路加载昌吉—古泉特高压工程规定的全谐波电流、前3种主要电流及等比例降低的全谐波电流完成了噪声试验,得出电容器在相应条件下的声压级和声功率级。试验结果显示当全谐波电流中高次谐波幅值与主要3种电流幅值存在数量级差异时,只用主要3种电流作为注入条件进行试验,测得的声功率级与全谐波电流注入条件下的测量值相差0.4dB以内;当全谐波电流中的高次谐波电流幅值与其他电流幅值不存在数量级上的差距时,采用注入等比例降低的全谐波电流进行试验,然后根据公式推算出100%全谐波下的电容器噪声声压级和声功率级。试验数据显示公式在降低的电流为额定电流40%及以上时仍有较高推算精度,最大声功率级误差仅为0.1dB。     

新的高压直流电容器国家标准技术指标的提高

直流输变电系统核心技术与基础标准研究项目中,《高压直流输电用并联电容器及交流滤波电容器》和《高压直流输电用直流滤波电容器》国家标准,对电容器的结构、性能、试验、绝缘水平、安全要求等方面提出了较高的技术要求.     

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。     

低损耗多调谐无源滤波器

双调谐滤波器和三调谐滤波器具有占地少、减少高压电感和电容元件、节省开关等诸多优点,已经在直流输电工程中得到广泛应用。但是现有的多调谐阻尼型滤波器用于低次谐波滤波时,滤波器的基波损耗过大。文中介绍了一种低损耗的阻尼型双调谐滤波器和三调谐滤波器电路,其基本思路是使滤波电路的部分LC元件构成基波串联调谐电路,并使并联阻尼电阻连接在基波调谐电路的两端,从而避免阻尼电阻上的基波功率损耗。新滤波器用在高压直流输电系统中将节省运行成本。     

含多馈入直流输电的交流系统谐振特性

针对由6回高压直流输电及特高压直流输电组成的超大规模多馈入直流输电系统共同接入的电网--华东电网,首先分析了12脉动换流器向电网注入谐波的工作机理以及电网谐振发生的原因。采用PSASP程序对上海电网所有500 kV及部分220 kV变电站进行谐振扫描,扫描类型包括正常运行及可能导致电网谐振的故障工况。结果表明：正常运行时,一些变电站存在低次频率的串联及并联谐振频率;而在故障工况下,某些变电站的谐振特性将发生很大改变,将新增针对第8次、11次及13次的并联谐振频率,因此可能与交流系统第7次背景谐波以及12脉动换流器的第11次及13次特征谐波产生谐波放大甚至谐振,从而产生谐振过电压及过电流。最后提出了抑制谐振的措施。     

±800kV特高压直流工程电力电容器噪声现状与降噪措施

本文通过建立基于传声器的噪声测量系统,对我国目前在建或即将投运的±800 kV特高压直流工程的交流滤波器电容器单元的噪声进行了测量,研究谐波电流与电容器单元噪声之间的关系,提出并采用针对电容器单元的降噪措施,验证降噪措施的效果。研究结果表明,由于11次、13次谐波电流过大,BP11/13滤波电容器单元的噪声水平达65dB以上。采取加装吸音罩等外部降噪措施后,总体噪声水平可降低5dB以上。     

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。     

HVDC用干式直流滤波电容器通流性能研究

直流滤波电容器运行于直流输电系统直流侧,长期耐受系统直流电压并吸收谐波电流。对于金属化膜电容器,电容器中流过谐波电流时,会引起电容器内部温度升高使得介质加速老化,引起电容器寿命下降。针对拟设计的圆柱形干式直流滤波电容器,对其均方根电流通流能力进行理论计算分析,并通过计算分析影响电容器通流能力的因素,为干式直流滤波电容器参数设计提供参考。     

换流站滤波电容器可听噪声的测试与特性研究

滤波电容器是直流换流站中主要噪声源之一,从复杂的换流站相干声场中分离识别出滤波电容器正常工作时噪声的量值及其频率成分,对于电容器单元噪声测试的模拟加载和换流站滤波场噪声预测与控制具有十分重要的意义。研究表明,采用声—振相干分离法可以排除其他噪声源对电容器噪声成分的干扰,从而分离出电容器的现场工作噪声;测试和分离的结果显示,某换流站现电容器的噪声具有明显的指向性,距电容器单元套管侧面1 m处的噪声声压级约为55.6 dB(A);电容器的工作噪声主要分布在100 Hz到2 400 Hz频率范围内,且都是以100 Hz为基频的高次谐波成分,在600 Hz左右的高次谐波噪声成份较大。研究还发现,当多个频率的电流同时注入电容器时,电容器辐射噪声会突然增大,即呈现出"多频噪声跳变"现象。     

±800 kV特高压直流输电系统特征谐波分析

将统一基波和特征谐波潮流算法用于分析±800 kV特高压直流输电系统的特征谐波，建立了能模拟换流装置非线性特性的双12脉动换流器数学模型，实现了基波潮流和谐波潮流的统一求解。计算结果表明由双12脉动串联结构换流器构成的±800 kV特高压直流输电系统的交流侧会产生12 k±1次的特征谐波，其直流侧会产生12 k次的特征谐波，与理论分析的结果一致。由于考虑了换流站交直流侧谐波的相互作用，该计算结果与实际情况更为接近。