CN110060867A - 电容器的箱体结构、电容器及输电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电容器的箱体结构、电容器及输电系统，电容器的箱体结构包括箱本体，适于容装电容元件；加强筋结构，设于所述箱本体的内表面上。通过设置加强筋结构，一方面，由于加强筋向箱本体内部凸出，使箱本体内表面变得凹凸不平，在噪声传递到箱本体上时，凹凸不平的表面对声波形成了漫反射，削弱了噪声的能量，从而减小了向外界传播的噪声；另一方面，加强筋结构增强了箱本体内表面的强度，在噪声传递给箱体时，箱体本身的震动幅度会因强度的增加而减小，从而减小了箱本体发出的噪声，进一步减小电容器整体的噪声。

Description

电容器的箱体结构、电容器及输电系统

技术领域

本发明涉及电力输送技术领域，具体涉及一种电容器的箱体结构、电容器及输电系统。

背景技术

电容器是变电站、换流站中的一种常见设备。电容器通常包括箱体，设于箱体内的电容器芯子，以及设于箱体顶部的出线套管，连接外部电路的导线通过出线套管进入箱体并与电容器芯子电连接。

箱体内一般会充满用于浸渍电容元件的浸渍剂，浸渍剂用于改善局部放电特性和散热条件。

浸渍剂一般为矿物油或氯化联苯。

箱体通常为由薄钢板焊接而成的矩形箱体，箱体表面涂阻燃剂。

其中，电容器芯子一般由若干个电容元件并联和/或串联起来组成。

在电容器运行过程中，当高次谐波进入电容器内部的电路，会引发电容器内部的电容元件发生震动，这种振动将会导致电容器产生较大的噪声，且噪声会进一步通过箱体向外界传播。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的电容器在工作时噪声较大的缺陷，从而提供一种能够降低工作时发出的噪声的电容器的箱体、电力电容器及输电系统。

本发明提供一种电容器的箱体结构，包括：

箱本体，适于容装电容元件；

加强筋结构，设于所述箱本体的内表面上。

所述加强筋结构设于所述箱本体的底部。

所述加强筋结构有若干个，且不同所述加强筋结构之间相互独立。

所述加强筋结构包括两个第一加强筋单元，两个所述第一加强筋单元对称设于所述箱本体底部，且对称轴经过所述箱本体底面的形心，并位于所述箱体的底面上。

两个所述第一加强筋单元之间具有至多一个交点。

所述第一加强筋单元包括至少两条相交的加强筋，并形成至少一个交点。

所述对称轴将所述箱本体的底部内表面分隔成两个构成部，所述交点分布于以所述构成部的形心为圆心，以所述构成部的形心到所述对称轴的距离为半径的圆中。

所述第一加强筋单元中的至少两条相交的所述加强筋互相垂直。

所述第一加强筋单元包括多条垂直相交的加强筋，并形成多个共线的垂足，且每个所述第一加强筋单元中的各个所述垂足的连线与所述对称轴平行。

所述垂足的连线到所述构成部的形心的距离不超过二分之一所述构成部的形心到所述对称轴的距离。

所述第一加强筋单元包括：

第一加强筋，具有三条，互相平行设置；

第二加强筋，依次垂直连接三条所述第一加强筋，并与三条所述第一加强筋共同围成开口背向所述对称轴的“E”形结构。

所述第一加强筋单元还包括：

第三加强筋，由位于所述“E”形结构中间的所述第一加强筋朝向所述对称轴的方向延伸而出，并与另一所述第一加强筋单元的所述第三加强筋连接。

一种电容器，包括上述的电容器的箱体。

一种输电系统，包括上述的电缆终端杆。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的电容器的箱体结构，包括箱本体，适于容装电容元件；加强筋结构，设于所述箱本体的内表面上。通过设置加强筋结构，一方面，由于加强筋向箱本体内部凸出，使箱本体内表面变得凹凸不平，在噪声传递到箱本体上时，凹凸不平的表面对声波形成了漫反射，削弱了噪声的能量，从而减小了向外界传播的噪声；另一方面，加强筋结构增强了箱本体内表面的强度，在噪声传递给箱体时，箱体本身的震动幅度会因强度的增加而减小，从而减小了箱本体发出的噪声，进一步减小电容器整体的噪声。

2.本发明提供的电容器的箱体结构，所述加强筋结构设于所述箱本体的底部。由于箱本体底部相对箱本体的其他部位发出的噪声较大，所以，将加强筋结构设置在箱本体底部，可以起到更明显的消声降噪效果。

3.本发明提供的电容器的箱体结构，加强筋结构包括两个第一加强筋单元，两个所述第一加强筋单元对称设于所述箱本体底部，且对称轴经过所述箱本体底面的形心，并位于所述箱本体的底面上。其中，对称轴位于箱本体底面上，且经过箱本体底面的形心，将箱本体底面分成两部分，第一加强筋单元分别对称的设置在对称轴两侧的两部分底面上，从而分别对应上述两部分进行进一步的降噪，进一步提升降噪效果。

4.本发明提供的电容器的箱体结构，两个所述第一加强筋单元之间具有至多一个交点，能够在具有一定降噪效果的基础上，还可以减少箱本体内部空间的占用。

5.本发明提供的电容器的箱体结构，所述第一加强筋单元包括至少两条相交的加强筋，并形成至少一个交点。这样可以进一步提高每个第一加强筋单元的强度，从而提高箱本体的强度，进一步减小箱本体自身震动产生的噪音。

6.本发明提供的电容器的箱体结构，所述对称轴将所述箱本体的底部内表面分隔成两个构成部，所述交点分布于以所述构成部的形心为圆心，以所述构成部的形心到所述对称轴的距离为半径的圆中。由于箱本体底部两侧构成部的中心部位发出的噪声较大，因此，将交点分布于以所述构成部的形心为圆心，以所述构成部的形心到所述对称轴的距离为半径的圆中，对两个构成部的中心区域进行降噪，这样即使减少构成部其他部位的加强筋设置，或者对构成部其他部位不设置加强筋，也能够使每个构成部整体分别获得较好的降噪效果，从而可以在满足降噪需求的前提下，减少对箱本体内部空间的占用。

7.本发明提供的电容器的箱体结构，垂足的连线到所述构成部的形心的距离不超过二分之一所述构成部的形心到所述对称轴的距离。由于箱本体底部两侧构成部的中心部位发出的噪声较大，所以这样可以进一步针对对称轴两侧的中心部位进行加强、降噪，进一步增强加强筋单元的降噪效果。

8.本发明提供的电容器的箱体结构，所述第一加强筋单元还包括：第三加强筋，由位于所述“E”形结构中间的所述第一加强筋朝向所述对称轴的方向延伸而出，并与另一所述第一加强筋单元的所述第三加强筋连接。这样可以获得更强的降噪效果。

9.本发明提供的电容器的箱体结构为电力电容器的箱体结构。电力电容器在变电站、换流站中运行的过程中，在电动力的作用下发出噪声，尤其是高次谐波进入电力电容器所在的支路，噪声变得更大。因此针对电力电容器的箱体内表面设置加强筋，可以获得更强的降噪效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的第一种实施方式中提供的电容器的箱体结构的立体示意图；

图2为图1所示的电容器的箱体结构去掉顶部结构后的局部立体示意图；

图3为图2所示的电容器的箱体结构的加强筋结构的另一种实施方式的俯视示意图，图中的加强筋结构为底部内表面栅格状分布；

图4为图2所示的电容器的箱体结构的加强筋结构的另一种实施方式的俯视示意图，图中的加强筋结构为双十字形加强筋结构；

图5为图2所示的电容器的箱体结构的加强筋结构的另一种实施方式的俯视示意图，图中的加强筋结构为双“工”字形加强筋结构；

图6为图2所示的电容器的箱体结构的加强筋结构的另一种实施方式的俯视示意图，图中的加强筋结构为双“C”形加强筋结构；

图7为图2所示的电容器的箱体结构的加强筋结构的另一种实施方式的俯视示意图，图中的加强筋结构为双“E”形加强筋结构；

图8为本发明仿真模拟电容器单元在半自由场环境中的声辐射情况的示意图；

图9为在仿真模拟实验中有限元网格划分情况的示意图；

图10(a)为仿真模拟实验中电容器底面无加强筋结构的示意图；

图10(b)为仿真模拟实验中电容器底面增加相连的“E”形加强筋结构的示意图。

图10(c)为仿真模拟实验中电容器底面设置网格状加强筋结构的示意图；

图10(d)为仿真模拟实验中电容器底面增加“十”字形加强筋结构的示意图；

图10(e)为仿真模拟实验中电容器底面增设“工”字形加强筋结构的示意图；

图10(f)为仿真模拟实验中针对实施例7的电容器底面增设“C”形加强筋结构的示意图。

附图标记说明：

1－接线套管； 2－加强筋结构； 3－箱本体；

4－完全匹配层； 5－地面； 6－测点；

21－第一加强筋单元；

211－第一加强筋；212－第二加强筋；213－第三加强筋。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供一种电容器的箱体结构，如图1－图3所示，包括箱本体3，箱本体3为矩形且内部为空腔，箱本体3顶部用于连接接线套管1。箱本体3由薄钢板围合而成，箱本体3的内表面上设置有加强筋结构2，加强筋结构2在箱本体3的内表面上形成凹凸不平的面。

本实施例的电容器的箱体结构，为电力电容器的箱体结构。作为可替换的实施方式，上述箱体结构也可为其他电容器的箱体结构。

当箱本体3内的电容元件发出噪声时，噪声向外传播，声波先接触加强筋结构2，在加强筋结构2形成的凹凸不平的面上形成漫反射，使噪声的能量得到削弱。被削弱的噪声进一步通过箱本体3向外传播，箱本体3受噪声影响发生震动，因为加强筋结构2提升了箱本体3的强度，箱本体3自身震动幅度减小，从而降低了箱本体3发出的噪声。箱本体3的具体材质和形状不作限制，本实施例中的箱本体3由薄钢板焊接而成，并围成一个矩形腔。加强筋结构的具体材质也不作限制，优选加强筋结构2由强度不低于钢的材料制成，在本实施例中，加强筋结构2为与箱本体3材质相同的钢材质。

加强筋结构2与箱本体内表面的具体连接方式可以有多种，本实施例中的加强筋结构焊接在箱本体3的内表面上。作为可变换的实施方式，加强筋结构也可以一体成型于箱本体的内表面上。

加强筋结构在箱本体上的具体位置可以有多种，本实施例中的加强筋结构设于箱本体的底部。由于箱本体3底部相对箱本体3的其他部位发出的噪声较大，所以，将加强筋结构2设置在箱本体3底部，可以起到更明显的消声降噪效果。作为可变换的实施方式，加强筋结构2可以分布在箱本体3的顶部内表面，或同时分布在顶部内表面和底部内表面。

加强筋结构2的具体结构形式可以有多种，在本实施例中，加强筋结构2包括两个第一加强筋单元21，两个第一加强筋单元21对称设于箱本体3底部，且对称轴经过箱本体3底面的形心，并位于箱本体3的底面上。对称轴位于箱本体3底面上，且经过箱本体3底面的形心，将箱本体3底面分成两部分，第一加强筋单元21分别对称的设置在对称轴两侧的两部分底面上，从而分别对应上述两部分进行进一步的降噪，进一步提升降噪效果。

作为可变换的实施方式，加强筋结构2除第一加强筋单元21外，还可以包括第二加强筋单元、第三加强筋单元、……以及第N加强筋单元。

加强筋的形状和位置，可以在不影响箱本体3正常功能的前提下任意设置。本实施例中，加强筋的形状为直线。作为可变换的实施方式，加强筋的形状也可以为曲线等其他形状。并且各个加强筋单元之间可以相互独立，也可以通过加强筋相互连接，连接方式可以是焊接、扣接、或一体成型。

两个第一加强筋单元21之间的具体关系不做限制，本实施例中的两个第一加强筋单元21具有至多一个交点。能够在具有一定降噪效果的基础上，还可以减少箱本体3内部空间的占用。例如，两个第一加强筋单元21之间可以具有一个交点，也可以相互独立。作为可变换的实施方式，如图3所示，栅格状的加强筋结构2由第一加强筋单元21、第二加强筋单元、……以及第N加强筋单元之间两两相连而成，具有多个连接点。

对于构成第一加强筋单元21的各个加强筋之间的具体关系不做限制，本实施例中的第一加强筋单元21包括至少两条相交的加强筋，并形成至少一个交点。例如图4、图5所示，第一加强筋单元21中可以只具有两条相交的加强筋、以及两加强筋相交而成的交点，也可以具有多条相交的加强筋、以及多条加强筋相交而成的多个交点。这样可以进一步提高每个第一加强筋单元21的强度，从而提高箱本体3的强度，进一步减小箱本体3自身震动产生的噪音。作为可变换的实施方式，第一加强筋单元21中的加强筋之间可以为平行设置，也可以是不同加强筋所在的直线相交，但在箱本体3的内表面上没有交点。

对于加强筋之间交点所在的位置不做限制，本实施例中对称轴将箱本体3的底部内表面分隔成两个构成部，交点分布于以构成部的形心为圆心，以构成部的形心到对称轴的距离为半径的圆中。例如，交点可以恰好位于圆心处，也可以位于以构成部的形心为圆心，以构成部的形心到对称轴的距离为半径的圆的圆周上。由于箱本体3底部两侧构成部的中心部位发出的噪声较大，因此，将交点分布于以所述构成部的形心为圆心，以所述构成部的形心到所述对称轴的距离为半径的圆中，对两个构成部的中心区域进行降噪，这样即使减少构成部其他部位的加强筋设置，或者对构成部其他部位不设置加强筋，也能够使每个构成部整体分别获得较好的降噪效果，从而可以在满足降噪需求的前提下，减少对箱本体3内部空间的占用。作为可变换的实施方式，第一加强筋单元21中加强筋之间相交而成的交点，设于以位于以构成部的形心为圆心，以构成部的形心到对称轴的距离为半径的圆的范围之外的箱本体3内表面上。例如，上述交点位于箱本体3底面形状的顶点处。

对于第一加强筋单元21中两条相交的加强筋之间相交的角度不做具体限制，本实施例中，第一加强筋单元21中的至少两条相交的加强筋互相垂直。作为可变换的实施方式，第一加强筋单元21中相交的加强筋中，相交的角度均为锐角或钝角。

对于第一加强筋单元21中由加强筋垂直相交构成的垂足数量、以及垂足的分布方式不做具体限制，本实施例中，第一加强筋单元21包括多条垂直相交的加强筋，并形成多个共线的垂足，且每个第一加强筋单元中的各个垂足的连线与对称轴平行。作为可变换的实施方式，如图4所示，第一加强筋单元21中，相交的两条加强筋形成“十”字形结构，只具有一个垂足，且垂直相交的加强筋形成的垂足可以任意分布在箱本体3的内表面上。

对于垂足之间的连线的位置与对称轴的关系不做具体限制，本实施例中，垂足之间的连线到构成部的形心的距离不超过二分之一构成部的形心到对称轴的距离。由于箱本体3底部两侧构成部的中心部位发出的噪声较大，所以这样可以进一步针对对称轴两侧的中心部位进行加强、降噪，进一步增强加强筋单元21的降噪效果。作为可变换的实施方式，垂足之间的连线到构成部的形心的距离大于二分之一构成部的形心到对称轴的距离。如垂足之间的连线恰好位于箱本体3底面的边界上。

对于第一加强筋单元21内加强筋的数量不做具体限制，本实施例中，第一加强筋单元21包括：第一加强筋211，具有三条，互相平行设置；第二加强筋212，依次垂直连接三条第一加强筋211，并与三条第一加强筋211共同围成开口背向对称轴的“E”形结构。作为可变换的实施方式，如图5所示，第一加强筋单元21包括3条加强筋，其中两条平行设置，另外一条垂直设于平行的两加强筋之间形成“工”字结构。作为可变换的实施方式，如图6所示，每个加强筋单元21由三条加强筋构成，相邻、且相接的两条加强筋之间在对应的端点处相互垂直，形成“C”形结构。此时“C”形结构的开口朝向箱本体3底部长度方向的两端。

对于第一加强筋单元21内的加强筋数量、以及两个第一加强筋单元21之间的交点数量不做限制，本实施例中，第一加强筋单元21还包括：第三加强筋213，由位于“E”形结构中间的第一加强筋211朝向对称轴的方向延伸而出，并与另一第一加强筋单元21的第三加强筋213连接。这样可以获得更强的降噪效果。作为可变换的实施方式，如图7所示，两个“E”形的第一加强筋单元21之间相互独立，没有交点。

下面以在电容器的箱本体3的底面设置加强筋结构为例，根据图2—图6的变换方式对应的设计图10(b)－(f)的五种方案，且分别对应方案一－方案五，进行仿真模拟电容器在半自由场环境中的声辐射情况。

如图8所示，将地面5设置为刚性硬声场边界，并采用声学有限元法和完全匹配层PML技术模拟半无限域辐射声场。

如图10(a)－(f)设置电容器的箱本体3的底面尺寸为380mm×180mm；

其中，图10(a)的方案为无加强筋的情况，用作实验对比；

其中，如图8所示，电容器的箱本体3水平放置，距离底面0.8m，箱本体3侧面安装点处采用固定约束，测点6位于距离箱本体3底面形心1m处。

如图9所示，为有限元网格划分的示意图，仿真模拟采用多物理场有限元仿真软件COMSOL5.4进行。在电容器的箱本体3内部，为考虑箱本体3内部油液和箱本体3相互间的耦合作用，采用COMSOL的声壳耦合模块；在箱本体3外部，采用声学模块模拟箱本体3振动引起的辐射声场。内部油液和外部空气与箱本体3接触面均设置为声－壳耦合界面。

其中，加强筋结构2采用梁单元进行离散，通过COMSOL软件可以计算出箱本体外部所关注的测点出的声压级。

本次实验结果为分别在100Hz和500Hz的周期性激励下，在距离电容器底面中心1m处的测点6处测量的声压级，具体实验结果如下表：

从表1中可以看出：较之原始的无加强筋方案，采用加强筋方案在关注的测点处均可以获得较好的降噪效果。由于加强筋方案对电容器单元的散热和电气性能影响较小，因此给电容器的减振降噪设计提供了一种很好的解决途径。

其中，在100Hz的的周期性激励下，应图10(b)对应的方案一降噪效果最为明显。因此采用图10(b)中的加强筋结构可以在实际应用中取得更好的降噪效果。相比较方案三而言，方案三对应的图10(d)只取得了0.5dB的降噪效果，因此，并不是随意摆放加强筋就能达到理想的降噪效果。

电容器在现实的应用中，大多处于100Hz的使用环境中，从实验效果来看，方案一在500Hz的使用环境中仍然具有优良的降噪效果。因此方案一的加强筋分布结构的通用性更强。

本实施例还提供一种电容器，包括上述的电容器的箱体结构。

本实施例还提供一种输电系统，包括上述的电缆终端杆。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (14)

1.一种电容器的箱体结构，其特征在于，包括：

箱本体(3)，适于容装电容元件；

加强筋结构(2)，设于所述箱本体(3)的内表面上。

2.根据权利要求1所述的电容器的箱体结构，其特征在于，所述加强筋结构(2)设于所述箱本体(3)的底部。

3.根据权利要求1所述的电容器的箱体结构，其特征在于，所述加强筋结构(2)包括两个第一加强筋单元(21)，两个所述第一加强筋单元(21)对称设于所述箱本体(3)底部，且对称轴经过所述箱本体(3)底面的形心，并位于所述箱本体(3)的底面上。

4.根据权利要求3所述的电容器的箱体结构，其特征在于，两个所述第一加强筋单元(21)之间具有至多一个交点。

5.根据权利要求4所述的电容器的箱体结构，其特征在于，所述第一加强筋单元(21)包括至少两条相交的加强筋(2)，并形成至少一个交点。

6.根据权利要求4所述的电容器的箱体结构，其特征在于，所述对称轴将所述箱本体(3)的底部内表面分隔成两个构成部，所述交点分布于以所述构成部的形心为圆心，以所述构成部的形心到所述对称轴的距离为半径的圆中。

7.根据权利要求4所述的电容器的箱体结构，其特征在于，所述第一加强筋单元(21)中的至少两条相交的所述加强筋互相垂直。

8.根据权利要求7所述的电容器的箱体结构，其特征在于，所述第一加强筋单元(21)包括多条垂直相交的加强筋，并形成多个共线的垂足，且每个所述第一加强筋单元(21)中的各个所述垂足的连线与所述对称轴平行。

9.根据权利要求8所述的电容器的箱体结构，其特征在于，所述垂足的连线到所述构成部的形心的距离不超过二分之一所述构成部的形心到所述对称轴的距离。

10.根据权利要求7所述的电容器的箱体结构，其特征在于，所述第一加强筋单元(21)包括：

第一加强筋(211)，具有三条，互相平行设置；

第二加强筋(212)，依次垂直连接三条所述第一加强筋(211)，并与三条所述第一加强筋(211)共同围成开口背向所述对称轴的“E”形结构。

11.根据权利要求9所述的电容器的箱体结构，其特征在于，所述第一加强筋单元(21)还包括：

第三加强筋(213)，由位于所述“E”形结构中间的所述第一加强筋(211)朝向所述对称轴的方向延伸而出，并与另一所述第一加强筋单元(21)的所述第三加强筋(213)连接。

12.根据权利要求1－11中任一项所述的电容器的箱体结构，其特征在于，所述电容器的箱体结构为电力电容器的箱体结构。

13.一种电容器，其特征在于，包括权利要求1-12中任一项所述的电容器的箱体。

14.一种输电系统，其特征在于，包括权利要求13所述的电容器。