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柔性直流输电模组振动噪声测试及仿真分析

内容来源:《机械设计与制造工程》      浏览次数:101      更新时间:2020-10-26

张伟为,于海波,刘国伟,解鹏程

(南京南瑞继保工程技术有限公司,江苏 南京  211102)

作者简介:张伟为(1989—),男,工程师,硕士,主要从事电力设备抗震及优化设计研究,zhangweiwei@nrec.com.

摘要:为研究柔性直流输电系统整体振动噪声水平,基于换流阀单模组噪声产生机理,通过传感器绝缘措施建立了单模组高电压运行测试系统,对其振动特性与辐射噪声进行了测量分析,并基于声学边界元理论,利用分析软件开展了仿真计算。试验与仿真结果表明,柔直模组的振动、噪声具有明显的频率特性,工作噪声主要分布在3 000 Hz频率范围内,且都是以100 Hz为基频的谐波成分为主,在700 Hz 左右的高次谐波噪声成份较大;辐射噪声仿真与测试结果特性一致,验证了所建分析模型的正确性。研究结果对探究直流工程中高压带电设备的振动、噪声特性,进而对特高压工程设计及分析都具有指导意义。


关键词:
柔性直流输电模组;振动测试;噪声测试;声场仿真

中图分类号:TM721.1   文献标识码:A   文章编号:2095-509X(2020)05-0047-05

 

随着我国经济及工业建设的发展,适用于大容量、远距离输电以及电力系统联网的柔性直流输电技术得到了飞速的发展。换流站作为柔性直流输电工程中各类设备安装及运行的场地,常在设备运行的同时辐射出大量噪声。随着电压等级升高,设备噪声日益突出,噪声污染问题亟待解决。

柔性直流换流站内主要的电气设备有换流阀、换流变压器、桥臂电抗器、平波电抗器等,辅助系统包含水冷系统等,其中最关键的换流阀由一定数量的直流阀塔组成,而阀塔上安装了数量庞大的模组器件,设备运行时整体噪声辐射水平较高,影响与之相邻的主控室内人员及巡视人员身心健康。随着环保要求及绿色电网建设的不断推进,柔性直流换流站内的辐射噪声逐渐引起工程设计及科研人员的重视。

正常运行时柔性直流输电换流站的各个子系统均产生较大的辐射噪声。目前相关研究工作主要集中在:

1)换流站整体噪声测试及降噪措施研究。伍企舜、肖国锋等对阀厅内噪声测量的测点位置及参数选取等进行了讨论,并提出了部分降噪措施;杨一鸣、胡雨龙等则提出了一些特高压换流站噪声治理方法。

2)换流站其他设备噪声研究。由于换流站内电容器塔、换流变压器、平波电抗器产生的噪声也较为突出,因此吸引了不少国内外学者的关注。Cox、尹克宁等指出多频率静电力导致的电容器共振会造成电容器噪声急剧增加;而汲胜昌、孙新波等对电容器辐射噪声开展了大量理论分析研究,并开展了试验及仿真分析;孙涛等通过建立电力变压器的辐射噪声分析模型,开展了仿真分析及试验对比研究。

    对阀厅内阀塔上基本的组成设备(直流模组)进行合理的噪声测试及分析,是开展柔直换流阀噪声评价及控制的前提条件。由于柔性直流输电模组单个电压等级高(3 300 V),壳体内部各器件电压高、电流大,根据对人及设备的安全距离(空气净距及爬电距离)要求,无法直接在其阀塔附件及模组内部功率器件上布置测点,导致目前国内外针对柔性直流输电模组的振动噪声测试及仿真研究极少。

考虑合理的绝缘措施,建立测试系统,对柔性直流输电模组的振动及噪声特性展开试验研究,并结合仿真分析技术,建立可供深入研究的分析模型,对直流输电系统的运行噪声测定及降噪设计,具有非常重要的意义。

 

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