振动信号电容器噪声水平的计算-DECON-CAPACITORS.docx

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1、DECONCAPACITORS-DONGGUANWINSHINEELECTRONICCO.,LTD.振动信号电容器噪声水平的计算方法摘要：电容器装置的噪声是换流站中噪声来源的主要因素之一，而对单台电容器噪声水平的计算方法进行研究对合理评估整个电容器装置的噪声水平有着重要的意义。本文从单台电容器噪声的产生机理入手，即电极间的电场力将使电容器的外壳振动并最终变为噪声辐射出去，分析了噪声水平与表面振动信号之间的关系并给出其计算公式。在实验室建立了电容器表面振动和噪声信号测试系统，测量了在不同条件下电容器表面振动加速度信号，通过频谱分析验证了测得振动数据的有效性。根据文中的计算方法计算得

2、到单台电容器的A计权声压级水平，并与半消声室内的实测噪声数据进行比较分析，验证了该计算方法正确性。关键词：电容器振动噪声A计权声压级振动加速度级1引言高压直流输电技术在远距离大容量输电和电力系统联网方面具有明显的特点，但在已经运行的直流输电工程出现的问题中，噪声问题较为严重。其中，由于换流站中装有大容量的滤波、并联电容器装置，其台数多、单台容量大且有高次谐波电流流入电容器，使得电容器噪声水平甚至与换流变压器和平波电抗器的相当，成为换流站中噪声来源的主要因素之一，电容器噪声已成为一个不可忽视的问题。从20世纪90时代中期开始，关于电容器装置噪声方面的研究开始逐步展开，主要侧重于单台

3、电容器噪声产生的机理、电容器装置噪声水平的理论计算、电容器装置噪声污染的治理技术等。虽然国内外学者研究的侧重点不同，但必然都涉及到单台电容器或电容器装置噪声水平的实测。国内外在测量电容器装置噪声水平时都是使用声压计，得到的是“声压”的水平[U7]，但声压是标量，对测试环境要求非常严格，只有在专门的测试室中才能得到准确的结果，而在生产车间或运行现场，很容易受到其他设备噪声的影响，测量误差非常大，对于有多个噪声源的换流站更是如此。文献[4]中提出了能够克服“声压法”缺点的“声强法”，虽然可以大大降低周围环境对噪声测量的影响，但当背景噪声高于或相当于被测设备的噪声时，该方法同样无法测出

4、其噪声的真实水平。因此对于测量换流站中电容器装置的噪声水平而言，由于换流变压器、平波电抗器等设备的影响，“声强法”的运用也受到了限制。电容器的噪声是由于其内部元件的振动传递到表面而产生的，电容器表面的振动信号与其噪声水平的大小密切相关。如果通过测量电容器表面的振动信号间接地计算出其辐射出的噪声水平，就不会存在上述问题，振动传感器测得的仅仅是电容器表面的振动信号，而与周围的环境噪声没有任何联系。本文在分析根据电容器表面振动信号计算其辐射出的噪声水平原理的基础上，利用建立起的电容器振动测量系统，在实验室对电容器表面振动信号进行了测量，进而计算得到了其噪声的声压级水平，并与在半消声室内

5、测得的噪声数据进行了比较分析，验证了通过测量电容器振动信号计算其噪声水平的可行性。2电容器表面辐射噪声计算原理电容器的噪声，从理论上分析，是由于电场的作用，使其内部产生振动从而产生噪声。当电容器加上交流电压时，在电容器内部的电极间将有静电力的作用产生，从而使电容器内部的元件产生振动，这种元件的振动将传给外壳而使箱壁振动并形成噪声，再从外壳辐射出去。DECONCAPACITORS-DONGGUANWINSHINEELECTRONICCO.,LTD.DECONCAPACITORS-DONGGUANWINSHINEELECTRONICCO.,LTD.当电容器处于稳定工作状态时，其表面振

6、动和辐射的声功率有如下关系：由式（3）可以看出，只要测得电容器表面的振动速度即可计算得到其声功率级。但在现场对电力设备振动信号进行测量时，一般都是采用压电式加速度传感器测量其振动加速度[9]，这是由于压电式加速度传感器体积小、重量轻、稳定性高、工作频率范围宽且适于在强电磁场环境下进行测量，可将瞬时振动加速度信号成正比地转换为电压信号。 振动加速度是振动速度对时间的微分，正弦振动加速度有效值由下式计算DECONCAPACITORS-DONGGUANWINSHINEELECTRONICCO.,LTD.DECONCAPACITORS-DONGGUANWINSHINEELECTRONIC

7、CO.,LTD.振动加速度级La定义为度级的关系为减小测量的误差，通常将表面划分成N个面积相等的部分，此时振动加速度级应按其平均值Ta计算目前在噪声的测量和控制中，由于A计权的声压级比较接近人耳对噪声主观感觉，人们经常用A计权的声压级作为噪声测量的单位和评价噪声的主要指标。当噪声各频率处的声压级为已知时，相应的A计权声压级LpA可以由式（12)计算[3]。DECONCAPACITORS-DONGGUANWINSHINEELECTRONICCO.,LTD.DECONCAPACITO