干式空心电抗器噪声等效电流测试方法研究

直流输电工程中用的干式空心电抗器,体积大,容量大,很难找到噪声测试用的谐波电源,为找到可行的等效测试方法,本文对相关标准中的干式空心电抗器的噪声测试法的等效电流法和等比例降电流法进行了实验验证。等效电流测试法是通过对同时施加多个不同频率电流时空心电抗器内部的电磁力进行分解,而分解出的任一频率电磁力分量可以等效为一个相应的单频率电流作用下的电磁力。在试验中,单独施加上述的各个等效单频电流,测得一组电抗器的平均声压级,再将这组平均声压级进行能量叠加,最终得到叠加后的电抗器单元平均声压级。通过试验对比发现,同时施加多谐波组合电流作用下电抗器的平均声压级与此组合电流的各个等效单频电流分别作用下的平均声压级叠加和近似相等,偏差小于1 d B(A)。等比例电流测试法是通过等比例减小多谐波组合电流的幅值进行试验,再用等比例声级计算公式计算出电抗器在原组合电流下的声功率,该测试法可降低对可编程多谐波电源容量的要求,当减小比例在70%以上时并具有良好的等效性。     

谐波电流相位对滤波电容器噪声的影响

电力电容器在交流谐波电压作用下会产生显著的噪声。目前国内外已经研究总结了电容器噪声频率与谐波电压间的关系以及谐波电压幅值对噪声的影响,但并没有对谐波电压的相位对噪声的作用进行研究。本文从电容器振动噪声激励出发,分析了谐波电压相位对电容器极板间电场力关系,进而得到相位对噪声的影响规律。并通过电容器单元的噪声试验,验证了电容器单元加载相位对噪声的影响。试验结果与理论分析相一致,并且发现,对于全奇次谐波的作用,当谐波初相位为0°时,电容器单元声功率最大;当频率相差100Hz谐波的初相位相差180°时,电容器单元声功率最小。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

运行温度对电容器噪声影响的研究

电容器噪声试验中,其心温对噪声测量结果有着重要的影响。然而,鲜有文献研究心温对电容器噪声的影响。应用《GB/T 32524.1—2016声学声压法测定电力电容器单元的声功率级和指向特性第1部分:半消声室精密法》中的测试方法,根据给定的电流加载条件,对电容器在不同心温下辐射的声压级和声功率级进行测量。试验结果表明,随着电容器心温的升高,其声功率级有明显的先升后降的趋势,且在电容器心温接近温度类别上限时,其辐射的声功率级明显高于其他温度时的数值,不同温度下其声功率级的最大差值可达3.5 dB。但是,电容器心温只改变其声压级和声功率级的大小,不会改变辐射噪声的规律。     

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。