濾波電力電容器振動和噪聲的產生機理

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(tǒng)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(tǒng)運行異常(諧波含量增加)或內部結構異常，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。

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(fā)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(tài)。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(fā)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(fā)現振動相當弱，比正常運行狀態(tài)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(tǒng)，電源作用于系統(tǒng)的外力是系統(tǒng)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。