摘  要： 通過(guò)相干分析法研究了電容器的振動(dòng)與噪聲的關(guān)系，得出了電容器振動(dòng)和噪聲的相干系數(shù)頻譜以及產(chǎn)生電容器噪聲的頻率特性。

　　關(guān)鍵詞： 相干分析；噪聲測(cè)量；頻率特性

　　為了驗(yàn)證電容器的振動(dòng)噪聲頻率特性，首先對(duì)交流濾波場(chǎng)內(nèi)的電容器進(jìn)行測(cè)量，分析電容器塔的噪聲輻射特性。由于電容器與電抗器在濾波場(chǎng)相距較近，因此通過(guò)相干分析法研究了電容器的振動(dòng)與噪聲的關(guān)系，得出了電容器振動(dòng)和噪聲的相干系數(shù)頻譜以及產(chǎn)生電容器噪聲的頻率特性。

　　1 相干分析

　　相干分析主要用來(lái)分析噪聲信號(hào)中的頻率成分與振動(dòng)特征頻率之間的關(guān)系，確定振動(dòng)幅值對(duì)應(yīng)的頻率相對(duì)于對(duì)應(yīng)點(diǎn)噪聲聲壓級(jí)的影響和振動(dòng)源對(duì)總噪聲的影響。

　　對(duì)于隨機(jī)信號(hào)x(t)、y(t)，理想條件下的相干函數(shù)記為(f)：

　　其中，Sx(f)、Sy(f)分別是系統(tǒng)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的自功率譜密度函數(shù)，Sxy(f)為Sx(f)、Sy(f)之間的互功率譜密度函數(shù)。

　　對(duì)于振動(dòng)、噪聲的單輸入、單輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)常常會(huì)進(jìn)入一些干擾信號(hào)被系統(tǒng)輸出，成為輸出y(t)的一部分。如圖1所示，其中n(t)與x(t)不相關(guān)，y1(t)是x(t)所引起的輸出，y(t)為實(shí)測(cè)的輸出。此時(shí)：

　　由式(7)可以看出，如果能夠分別求出濾波場(chǎng)各個(gè)噪聲源與各個(gè)測(cè)點(diǎn)噪聲信號(hào)之間的相干函數(shù)，就能夠輕而易舉地分離出復(fù)雜聲場(chǎng)中的主要噪聲源。

　　2 交流濾波場(chǎng)電容器的噪聲測(cè)試與分析

　　2.1 交流濾波場(chǎng)噪聲測(cè)試系統(tǒng)

　　在測(cè)量濾波場(chǎng)中設(shè)備的噪聲時(shí)，一般近距離測(cè)量。但是在高壓換流站中很多設(shè)備都帶有高電壓，不允許進(jìn)行近距離測(cè)量，而當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，在測(cè)量電容器噪聲時(shí)不可避免會(huì)得到周?chē)肼曉丛诖藴y(cè)點(diǎn)的疊加值[1]。而通過(guò)使用聲振相干分析分離的方法可以把濾波場(chǎng)中電力電容器的噪聲頻譜分離出來(lái)。換流站交流濾波場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)如圖2所示。

　　2.2 交流濾波場(chǎng)主要設(shè)備的噪聲特性分析

　　在交流濾波場(chǎng)中，選擇了受干擾較小的測(cè)點(diǎn)2測(cè)量電力電容器附近的噪聲，并且在不同工況下（300 MW、900 MW、1 500 MW、2 100 MW、3 000 MW）分別進(jìn)行測(cè)量。

　　(1)電力電容器在300 MW工況下的A計(jì)權(quán)噪聲窄帶譜有很明顯的諧波現(xiàn)象，基波100 Hz處峰值最大，主要峰值從高到低依次為100 Hz：69.6 dB(A)、500 Hz：64.9 dB(A)、400 Hz：53.6 dB(A)、1 200 Hz：53.3 dB(A)、600 Hz：53.2 dB(A)。

　　(2)電力電容器在900 MW工況下的A計(jì)權(quán)噪聲窄帶譜在100 Hz基頻有諧波現(xiàn)象，主要峰值從高到低依次為500 Hz：70.7 dB(A)、100 Hz：70.5 dB(A)、1 200 Hz：63.2 dB(A)、400 Hz：59.1 dB(A)、600 Hz：55.4 dB(A)。

　　(3)電力電容器在1 500 MW工況下A計(jì)權(quán)噪聲窄帶譜在100 Hz基頻有諧波現(xiàn)象，主要峰值從高到低依次為500 Hz：66.4 dB(A)、1 200 Hz：60.6 dB(A)、600 Hz：59.2 dB(A)、400 Hz：56.7 dB(A)。

　　(4)電力電容器在2 100 MW工況下的A計(jì)權(quán)噪聲窄帶譜在100 Hz基頻有諧波現(xiàn)象，主要峰值從高到低依次為100 Hz：71.7 dB(A)、1 200 Hz：65.6 dB(A)、500 Hz：57.9 dB(A)、700 Hz：57.0 dB(A)、600 Hz：56.7 dB(A)。

　　(5)電力電容器在3 000 MW工況下的A計(jì)權(quán)噪聲窄帶譜在100 Hz基頻有諧波現(xiàn)象，主要峰值從高到低依次為100 Hz：78.9 dB（A）、500 Hz：70.1 dB（A）、300 Hz：63.4 dB（A）、1 200 Hz：60.0 dB（A）、700 Hz：59.5 dB（A）。

　　電力電容器在不同工況下的聲壓級(jí)不同，由測(cè)量結(jié)果可知電力電容器在300 MW、900 MW、1 500 MW、

　　2 100 MW、3 000 MW工況下有對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)分別為63.8 dB、69.9 dB、66.8 dB、67.5 dB、69.5 dB，其變化趨勢(shì)如圖3所示。

　　從上述測(cè)量結(jié)果可以看出，電力電容器在不同工況下噪聲輻射的主要頻率有：100 Hz、300 Hz、400 Hz、500 Hz、600 Hz、700 Hz、1 200 Hz，還有其他100 Hz的高次諧波峰值，但相對(duì)較小。根據(jù)電容器元件振動(dòng)頻率特性可以看出，交流濾波場(chǎng)中電容器附近的噪聲頻率中100 Hz、500 Hz、600 Hz、700 Hz、1 200 Hz與理論分析的振動(dòng)頻率比較吻合，而噪聲頻譜中的300 Hz和400 Hz可能是由于電容器在靜電力作用下的結(jié)構(gòu)共振引起的，也可能是與其他噪聲源的頻率疊加而成的[2]。

　　綜上所述，交流濾波場(chǎng)存在比較嚴(yán)重的多聲源疊加，呈現(xiàn)出比較明顯的諧波，其原因是在電容器塔附近有平波電抗器的干擾，因此測(cè)得的噪聲是電容器和電抗器疊加的結(jié)果，為了分離所測(cè)信號(hào)究竟是來(lái)自電容器還是電抗器，有必要通過(guò)相干分析技術(shù)進(jìn)一步分析。

　　本文主要把功率譜和相干函數(shù)的計(jì)算方法應(yīng)用到直流換流站濾波場(chǎng)電力電容器噪聲測(cè)量與相干分析中，并得到了以下結(jié)論：

　　(1)交流濾波場(chǎng)存在比較嚴(yán)重的多聲場(chǎng)疊加現(xiàn)場(chǎng)，出現(xiàn)比較明顯的諧波，諧波的主要峰值頻率為500 Hz、600 Hz、700 Hz。

　　(2)電容器外殼在不同工況下的主要振動(dòng)頻率成分有100 Hz、300 Hz、400 Hz、500 Hz、600 Hz和700 Hz，其中100 Hz處電容器外殼的振動(dòng)幅值最大。而電容器輻射噪聲的主要頻率成分為100 Hz、600 Hz、700 Hz、500 Hz和300 Hz。其中100 Hz出現(xiàn)在每種工況下，其他頻率在不同工況下會(huì)有所不同。

　　(3)隨著負(fù)載功率的增加，交流濾波場(chǎng)中電力電容器的聲壓級(jí)是先增加后下降，最后又增加。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 魏玲燕，楊景南.電力電容器噪音產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施探討[J].電力電容器，2001，40(1)：26-28.

　　[2] 曹濤，汲勝昌，吳鵬，等.基于振動(dòng)信號(hào)的電容器噪聲水平計(jì)算方法[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，25(6)：172-177.