CN101615511A - 采用微穿孔板及实板组合结构的低噪声电力电容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用微穿孔板及实板组合结构的低噪声电力电容器，涉及高压直流换流站中滤波、并联及PLC电容器装置使用，在常规电容器箱体内的下部，安装一微穿孔板和实板的组合结构，该组合结构由绝缘纸板固定。该组合结构安装后，再向电容器箱体内装电容器芯子，抽真空，注油等，完成整个电容器的制造。本发明不改变电容器内部结构，制造过程简单，成本小，降噪效果显著。

Description

采用微穿孔板及实板组合结构的低噪声电力电容器

技术领域

本发明涉及到高压电力设备噪声控制领域，特别涉及采用微穿孔板及实板组合结构的低噪声电力电容器。

背景技术

目前高压直流换流站中并联、滤波及PLC电容器装置的可听噪声问题严重，主要是由于其中所安装的单台电力电容器的噪声较大引起的。目前降低这种电力电容器噪声的方法主要有以下几种：

1)国际大电网会议推荐了几种电力电容器内部的降噪措施，如：避开电容器的自振频率和加强电容器芯子强度等。但避开电容器的自振频率，需要改动原有的设计结构，有很高的风险性、可行性差；而加强内部芯子的强度，会导致其散热效果变差，从而影响电力电容器的寿命。

2)国内的一些科研单位及厂家也提出了一些降低电容器噪声的措施，如：在电容器外壳涂裹材料或者在电容器内部加弹性阻尼等。电力电容器是高压设备，其表面涂抹或包裹材料对电容器散热非常不利，在运行时会因温度过高而发生事故；而在电容器内部加弹性阻尼基本上也没有作用。

发明内容

本发明提供一种采用微穿孔板及实板组合结构的低噪声电力电容器的设计，可用于高压直流换流站并联、滤波及PLC电容器装置中，比常规电容器噪声辐射量大幅减小，并且该电力电容器成本低廉、工艺简单、易于生产和制造，且不影响电力电容器的安全稳定性。

本发明的技术方案是这样实现的：

包括常规电容器，在常规电容器的箱体的底部安装一微穿孔板和实板的组合结构，微穿孔板和实板由绝缘纸板固定连接，绝缘纸板可安装在微穿孔板和实板的四周、四角或两边，起到将微穿孔板和实板固定在一起的作用。如果微穿孔板和实板上都有足够大的两个孔隙供引线穿过，此组合结构也可安装在常规电容器的箱体顶部。

微穿孔板为一密布贯穿性圆孔并具有一定厚度的板，长度及宽度应分别比常规电容器箱体底面的长和宽短5～50mm，其穿孔率为0.005～0.1，穿孔直径0.05～5mm，板厚2～25mm，板的材料没有特殊要求，只要与电容器油具有相容性即可，如铝板、聚丙烯板等。

实板为一实体的板并具有一定的厚度，长度及宽度应分别比常规电容器底面的长和宽短5～50mm，板的材料没有特殊要求，只要与电容器油具有相容性即可，如铝板、聚丙烯板等。

本发明采用微穿孔板及实板组合结构的低噪声电力电容器与常规的电力电容器相比，降噪量保守估算为8dB。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2微穿孔板及实板组合结构示意图；

图3消声室内噪声测点分布图；

下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。

具体实施方式

参照图1、图2所示，在已有的常规电力电容器的箱体1底部，安装一微穿孔板3和实板5的组合结构，该组合结构位置在常规电容器的箱体1的底部；如果微穿孔板3和实板上都有足够大的两个孔隙供引线穿过，此组合结构也可安装在常规电容器箱体1内的顶部。微穿孔板3和实板5由绝缘纸板4固定，绝缘纸板4可安装在微穿孔板3和实板5的四周、四角或两边，起到将微穿孔板3和实板5固定在一起的作用。

可以根据电力电容器的安装位置，分析流过电容器的电流的频率以及所产生噪声的频谱特性，合理的设计微穿孔板与实板组合结构的各个尺寸并进行制造。在将微穿孔板及实板组合结构安装在常规电容器箱体的底部后，可按照常规电容器的制造流程：安装电容器芯子，焊接顶壳，抽真空，注油等，这样完成整个低噪声电力电容器的制造。该低噪声电力电容器安装在换流站中的电容器装置上，当其工作时，电容器内部芯子6振动产生的噪声，经过微穿孔板3的吸收、隔声及反射作用以及实板5的隔声及反射作用，辐射到外界的噪声水平大大降低。

采用微穿孔板及实板组合结构的低噪声电力电容器的技术依据

微穿孔板及实板组合结构的声阻抗Z_total如式(1)所示：

Z_total＝R+iωM+Z(D)    (1)

式(1)中，声阻R为：

$R=\frac{32\mathrm{\ηt}}{\mathrm{\σ\ρ}{\mathrm{cd}}^2}(\sqrt{1+\frac{k^2}{32}}+\frac{\sqrt{2}}{8}\frac{\mathrm{kd}}{t})---\left(2\right)$

声感抗M为：

$M=\frac{t}{\mathrm{\σc}}[1+{(9+\frac{k^2}{2})}^{-\frac{1}{2}}+0.85\frac{d}{t}]---\left(3\right)$

声容抗为：

$Z\left(D\right)=-\mathrm{ictg}\frac{\mathrm{\ωD}}{c}---\left(4\right)$

式(1)～式(4)中，

$k=\frac{d}{2}\sqrt{\frac{\mathrm{\ρ\ω}}{\mathrm{\η}}}---\left(5\right)$

ω＝2πf    (6)

另外的变量说明如下：

η-电容器油的粘滞系数；

ρ-电容器油的密度；

c-声波在电容器油中的传播速度；

ω-声波的角频率；

f-声波的频率；

σ-微穿孔板的板的穿孔率；

d-微穿孔板的贯穿孔的直径；

t-微穿孔板的厚度；

D-微穿孔板与实板之间的距离。

由此可得，微穿孔板与实板组合结构的降噪系数α为：

$\mathrm{\α}=\frac{4\mathrm{Re}\left[Z_{\mathrm{total}}\right]}{{(1+\mathrm{Re}[Z_{\mathrm{total}}\left]\right)}^2+\mathrm{Im}{\left[Z_{\mathrm{total}}\right]}^2}.---\left(7\right)$

其中，

Re[Z_total]-声阻抗的实部；

Im[Z_total]-声阻抗的虚部。

根据降噪系数α可以得到微穿孔板与实板组合结构的降噪量L_D，如下：

$L_D=L_1-L_2=10\lg \frac{1}{1-\mathrm{\α}}---\left(8\right)$

其中，

L₁-没有安装微穿孔板与实板组合结构的常规电容器的噪声声压级(dB)；

L₂-安装微穿孔板与实板组合结构的低噪声电容器的噪声声压级(dB)。

由此可知，在实际应用时，可以根据电力电容器的安装位置，分析流过电容器的电流的频率以及所产生噪声的频谱特性，合理的设计微穿孔板与实板组合结构的各个尺寸，就可达到将其所辐射出的噪声降低的目的。

实例验证

(1)实验条件及测试点位置

实验条件为：流过电容器的电流为70A，频率为600Hz。根据此实验条件可知，电容器所辐射的噪声频率主要为1200Hz，因此在设计微穿孔板与实板组合结构时，应按照f＝1200Hz这一条件来进行。

参照图3所示，其中，A系列为距电容器外壳20cm处的测点；B系列为距电容器外壳50cm处的测点。

(2)实验结果

分别对采用微穿孔板及实板组合结构的低噪声电力电容器及普通的电力电容器进行噪声测试，并对比分析测试结果。实验结果如表1所示。

表1600Hz，70A电流作用下低噪声电容器和普通电容器噪声对比数据

从表1噪声测试数据可以看出：对于采用微穿孔板及实板组合结构的低噪声电力电容器而言，由于采用了微穿孔板及实板组合结构，并根据流过电容器的电流的频率合理设计了结构尺寸，其底面的噪声水平要比普通的电力电容器低8.2～8.4dB，证实了采用微穿孔板及实板组合结构的低噪声电力电容器的设计是成功的。

Claims (5)

1.一种采用微穿孔板及实板组合结构的低噪声电力电容器，包括常规电容器，其特征在于，在常规电容器的箱体(1)的底部安装一微穿孔板(3)和实板(5)，微穿孔板(3)和实板(5)之间由绝缘纸板(4)固定连接，绝缘纸板(4)安装在微穿孔板(3)和实板(5)的四周、四角或两边，起到将微穿孔板(3)和实板(5)固定的作用。

2.根据权利要求书1所述的采用微穿孔板及实板组合结构的低噪声电力电容器，其特征在于，微穿孔板(3)为一密布贯穿性圆孔板，长度及宽度分别比常规电容器箱体(1)底面的长和宽短5～50mm，其穿孔率为0.005～0.1，穿孔直径0.05～5mm，微穿孔板厚2～25mm，板的材料与电容器油具有相容性即可。

3.根据权利要求书2所述的采用微穿孔板及实板组合结构的低噪声电力电容器，其特征在于，微穿孔板的材料是铝板或聚丙烯板。

4.根据权利要求书1所述的采用微穿孔板及实板组合结构的低噪声电力电容器，其特征在于，实板(5)长度及宽度分别比常规电容器底面的长和宽短5～50mm，实板的材料与电容器油具有相容性即可。

5.根据权利要求书4所述的采用微穿孔板及实板组合结构的低噪声电力电容器，其特征在于，实板(5)的材料是铝板或聚丙烯板。

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