[发明专利]一种用于电力电容器噪声预测的扫频试验方法

说明书

技术领域

本发明属于高压电力设备噪声计算技术领域，特别涉及一种用于电力电容器噪声预测的扫频试验方法。

背景技术

虽然电网公司对交流滤波电容器装置的噪声限值做了明确规定，并要求厂家在招投标中提供噪声计算报告及试验报告，但是对电容器装置的噪声计算方法及试验方法并没有提出明确的要求。CIGRE出版的关于高压直流换流站可听噪声的技术报告中对电容器的噪声机理进行了描述。国家电网公司在企业标准Q/GDW494-2010中，将该部分描述内容作为电容器噪声计算标准。而实际上，CIGRE报告并未给出电容器噪声计算的具体方法。

目前工程中普遍采用的是西安交通大学汲胜昌等人提出的基于冲击力锤试验的电容器噪声计算方法。这种方法首先利用单点激振、多点拾振的冲击力锤试验获取电容器外壳的振动频响函数，然后利用计算条件求得电容器表面的振动加速度信号，最后结合振动与辐射噪声的关系计算交流滤波电容器装置的噪声水平。冲击力锤的机械激励方法也被合肥工大的程金英等人用于噪声辐射比的求取。冲击力锤试验中的冲击作用力施加在电容器外壳上，因此这种方法仅能获取电容器在外壳受力情况下的机械特性。而实际上，电容器外壳的振动是由芯子振动引起的，仅基于外壳受力的机械特性计算电容器辐射噪声水平缺乏完善的理论依据，和对电容器振动产生传递过程的全面认识，也导致了计算结果的偏差。发明人此前曾经提出基于冲击放电试验的电容器噪声计算方法并验证了可行性，但是由于冲击放电试验中电容器承受的冲击激励与实际运行中的周期激励有明显不同，电容器振动产生的过程差异较大造成了预测结果的误差。

发明内容

本发明的目的在于解决在已知电力电容器的激励加载情况下对其噪声进行精确计算的问题，提供了一种用于电力电容器噪声预测的扫频试验方法，该方法简便易行，对试验设备要求较低，计算精确度很高。

一种用于电力电容器噪声预测的扫频试验方法，利用扫频试验获取待测电容器的电致振动频响函数，然后进行电容器噪声水平的计算，具体包括如下步骤：

1)以工频的一半为间隔，依次给电容器加载二分之一工频到五十倍工频的正弦电压激励，同时测量电容器外壳各点振动；

2)各频率下振动除以所施加电压的平方，得到两倍于该频率的频率对应的电致振动频响函数值；

3)根据电容器电压、电流计算电容器电压平方的频谱；

4)将电容器电压平方的频谱与扫频试验获得的电容器电致振动频响函数相乘获得电容器外壳振动频谱；

5)根据外壳振动频谱计算电容器辐射噪声声功率。

本发明进一步的改进在于，步骤1)的具体操作为：用均匀分布的正方形网格划分电容器外壳各表面，网格的对角线长度不大于五十倍工频对应的声波波长；在每种加载频率下依次测量各网格中点的振动，用网格中点的振动代表网格内的平均振动。

本发明进一步的改进在于，步骤2)的具体操作为：在各频率下，对被测振动信号进行傅里叶分析，取二倍于该频率的振动频率分量除以所施加电压有效值的平方，得到相应的电致振动频响函数值。

本发明进一步的改进在于，步骤3)的具体操作为：给定加载电流下的电容器噪声，加载电流其中，k为谐波次数，I_k为k次谐波电流的幅值，ω_k为k次谐波对应的角频率，φ_k为k次谐波电流的初相位；

首先利用电容器电流在时域上的积分求得电容器电压：

其中，C为电容器电容量；

然后在时域求电容器电压的平方，利用傅里叶变换获得电压平方频谱。

本发明进一步的改进在于，步骤5)的具体操作为：利用下式计算各划分网格的辐射声功率级：

式中：L_W为噪声声功率级，dB；

L_v为振动速度级，

v为外壳振动速度；v₀＝5×10^-8m/s，为基准速度；

S为噪声辐射表面积；S₀＝1m²，为基准面积；

σ为噪声辐射比；σ₀＝1，为基准辐射比；

ρc为空气声阻抗，ρ为空气密度，c为空气中声速，(ρc)₀＝400kg/(m²·s)，为基准空气声阻抗；

将所有划分网格的辐射声功率叠加获得总的电容器辐射声功率级。