淺談電力電容器的可聽(tīng)噪聲測量技術(shù)與選型

【摘要】換流站是直流輸電系統中*的要組成部分。而電力電容器裝置是換流站中的要設備，它用于濾波和無(wú)功補償，改善電壓質(zhì)量和提高輸電線(xiàn)路的輸電能力。大量交流濾波器、并聯(lián)電容器組等裝置布置在換流站中，電容器裝置流過(guò)頻率豐富的諧波電流，且幅值較高。通常，相比變壓器和電抗器，電力電容器噪聲要小得多，因此過(guò)去電力電容器噪聲問(wèn)題并未得到太大視?；诖?，介紹了電力電容器的可聽(tīng)噪聲測量的內涵，提出了不同測量標準方法的差異與比較。

【關(guān)鍵詞】電力電容器；可聽(tīng)噪聲；測量技術(shù)

引言

我國經(jīng)濟日益發(fā)展，越來(lái)越多的高壓電流與輸電系統應用到工業(yè)生產(chǎn)一線(xiàn)。由于電力電容器工作在高壓、特高壓的條件下，密度大，往往占據換流站中相當大的面積，且往往暴露在較高處的電容器塔架上，使得其噪聲傳播范圍廣，因此其噪聲水平顯著(zhù)且難以治理，成為了換流站中的主要噪聲輻射設備。電力電容器噪聲測試研究表明，濾波器附近的噪聲水平可以達到89.7dB（A計權），而人長(cháng)期暴露在85dB（A計權）的噪聲環(huán)境下，聽(tīng)覺(jué)系統和神經(jīng)系統便會(huì )受到損害。因此，電力電容器的可聽(tīng)噪聲污染已成為一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。事實(shí)上，噪聲污染也已經(jīng)成為輸電設備附近老百姓投訴的點(diǎn)，對人們正常的生產(chǎn)生活造成了危害。隨著(zhù)人們生活質(zhì)量的提高和環(huán)保意識的增強，換流站的噪聲污染，特別是電力電容器噪聲污染已成為一個(gè)急需解決的突出矛盾問(wèn)題。而在噪聲控制工作中，對電力電容器噪聲進(jìn)行準確、的測量，是開(kāi)展電容器噪聲特性研究、評估其噪聲水平的基礎，對噪聲防治有著(zhù)要意義。

一 測量方法概述

在電力電容器噪聲測量的過(guò)程中存在3個(gè)主要物理量：聲壓、聲強和聲功率，它們代表的含義各不相同。聲壓是為了描述聲波過(guò)程引入的物理量。當有聲波作用于媒質(zhì)時(shí)，組成媒質(zhì)的微粒的雜亂運動(dòng)就被附加了一個(gè)有規律的運動(dòng)，這使得媒質(zhì)內同一部分一會(huì )兒稠密，一會(huì )兒稀疏，因此聲波的傳播實(shí)際上是媒質(zhì)內稠密和稀疏的交替過(guò)程，這樣的變化過(guò)程可以用媒質(zhì)壓強、密度、溫度等量的變化來(lái)描述。對于聲壓、聲強和聲功率的度量問(wèn)題，由于聲振動(dòng)的能量范圍廣闊，因此使用對數標度要比標度方便些；并且從聲音接收來(lái)講，這接近于與強度的對數成正比?；谶@些原因，聲學(xué)中普遍使用對數標度來(lái)度量這些物理量，單位用dB（分貝）表示。

人耳對聲壓級的數量概念大致表現為，對頻率為1kHz聲音的可聽(tīng)閾為0dB，微風(fēng)輕輕吹動(dòng)樹(shù)葉的聲音約14dB，在房間中高聲講話(huà)（相距1m）聲約68～74dB，飛機發(fā)動(dòng)機聲音（相距5m處）約140dB。

對噪聲源聲功率級的測量是一項基本的聲學(xué)測量，可以在消聲室、半消聲室、混響室等環(huán)境條件下進(jìn)行。采用的測試環(huán)境不同，所測得的聲功率級也會(huì )隨之有所差異。

聲強法不會(huì )受測試環(huán)境的限制，具有好的抗背景噪聲能力，但聲強法需要設備，價(jià)格昂貴，測試成本過(guò)高，因此目還只能應用于實(shí)驗研究，無(wú)法得到廣泛應用。相比之下，聲壓法測試設備簡(jiǎn)單，測試效率也高，因此應用較為廣泛。但聲壓法也有著(zhù)容易受背景噪聲、測試環(huán)境、氣象條件、測試距離、測點(diǎn)數目、傳聲器的指向性特性等因素的影響的缺點(diǎn)。因此在采用聲壓法測量噪聲源聲功率級時(shí)，為了保證測量精度，對測試方法進(jìn)行研究是十分有必要的。

對噪聲聲功率級的測量，采用不同測量方法、采用同樣的測量方法但采用不同的測量距離和測點(diǎn)布置，得到的測量結果都會(huì )有所差異，對不同測量方式產(chǎn)生的不同結果進(jìn)行對比分析，對于提高電力電容器噪聲聲功率級測量準確性有著(zhù)要意義。

二 不同測量標準的差異

1.測量原理

采用聲壓法測定電力電容器噪聲的聲功率級，首先就要建立聲壓與聲功率級之間的聯(lián)系。

聲壓與聲功率沒(méi)有直接的關(guān)系，但是聲強卻與聲功率有著(zhù)確切的關(guān)系；而且在以空氣為介質(zhì)的自由聲場(chǎng)中，聲強與聲壓有著(zhù)較為簡(jiǎn)單的近似關(guān)系。

在實(shí)際的測量過(guò)程中，工作人員計算的是綜合所有布置在聲源附近的測點(diǎn)所收集到的聲壓值結果所得到的一個(gè)均值。

2.現行的測量方法

現行的應用較廣泛的基于聲壓測量聲功率級的方法有GB/T28543、GB/T32524.1以及GB/T6882，它們均是在被測聲源外部的包絡(luò )面上布置一定數量的測點(diǎn)，布置方式各有不同。

GB/T28543的測點(diǎn)布置方式如下。電力電容器基準發(fā)射面構成的長(cháng)方體（包括套管）各面分別沿各自法線(xiàn)方向向外平移0.3m，這樣就構成了一個(gè)大的長(cháng)方體，該長(cháng)方體各個(gè)面所圍成的表面即為測量表面，電力電容器的測量輪廓線(xiàn)應位于測量表面上。將測量表面各邊按長(cháng)度由大到小依次分為長(cháng)、寬、高。將4條長(cháng)邊3等分，將等高的各等分點(diǎn)連接從而構成兩個(gè)位于平行平面上的矩形；同理也將4條寬邊3等分，構成2個(gè)矩形；再將4條的邊2等分，連接等分點(diǎn)構成1個(gè)矩形。這樣形成的5個(gè)矩形就是電力電容器的測量輪廓線(xiàn)。測點(diǎn)應位于規定的測量輪廓線(xiàn)上，彼此間距大致相等，且間隔不得大于0.4m，測量輪廓線(xiàn)的每條邊上至少設置1個(gè)測點(diǎn)。對于只設置1個(gè)測點(diǎn)的邊，應將測點(diǎn)設置在該邊的中點(diǎn)上。

GB/T6882規定了20點(diǎn)和40點(diǎn)的測點(diǎn)布置方法，本論文采用20點(diǎn)法來(lái)用于對比分析。測量半徑應滿(mǎn)足如下要求：不小于被測聲源特征尺寸的2倍且同時(shí)不小于聲源聲學(xué)距地面距離的3倍；不小于測量頻率范圍中頻率的波長(cháng)；不小于1m。測量面應全部位于半消聲室內部空間。

3.3種方法的差異

3種測量方法的差異主要體現在測量面形狀的選取，包絡(luò )面是否*封閉，以及測點(diǎn)的布置方式與數量上。

GB/T6882采用的是半球形或球形的包絡(luò )面，且需要保證測量半徑不小于測量對象特征尺寸的兩倍大小，這樣的測量距離足夠將測量對象近似為點(diǎn)源，其發(fā)出的聲波可以被近似為球面波。因此按GB/T6882布置的。

測點(diǎn)所測得的聲壓能接近同一聲波波陣面上的聲壓，測量結果與另外二種標準有所差異。而GB/T28543和GB/T32524.1采用的是平行六面體測量面，這是考慮到實(shí)際測量對象電力電容器單元的箱殼往往是一個(gè)平行六面體。

GB/T6882的半球形測量面和GB/T32524.1的平行六面體測量面，都是布置在半消聲室的測量環(huán)境中，測點(diǎn)所測得的是直達聲波和由地面反射出的聲波的疊加的混響聲；而GB/T28543規定的測量環(huán)境是消聲室環(huán)境，所測量的是不存在反射波的直達波，這一差異應會(huì )使3種測量方法測得的聲壓級結果出現顯著(zhù)的差別。但聲功率級是聲源的固有屬性，不應隨測量方法的改變而改變，理論上應不會(huì )使3種測量方法呈現的聲功率級結果出現太大的偏差。

GB/T6882的半球法所采用的20個(gè)測點(diǎn)坐標是固定數值的，每個(gè)測點(diǎn)所對應的面積大小相等，這符合電力電容器規范工作的要求，即每個(gè)聲強值所對應的面積元大小應相等，如此求得的聲功率才是準確的。而GB/T28543和GB/T32524.1都采用平行六面體測量面，假設每個(gè)測點(diǎn)對應的面積相同，這也會(huì )成為造成半球形測量面測量結果和平行六面體測量面的差異的原因。GB/T28543的測量距離較近，測點(diǎn)布置也密集，會(huì )隨測量面尺寸的變化來(lái)調整；GB/T32524.1的測量距離較遠些，測點(diǎn)數量和布置方式固定，這又會(huì )使GB/T28543與GB/T32524.1的測量結果出現差異。

三 安科瑞AZC/AZCL智能集成式電容器介紹

1.產(chǎn)品概述

AZC/AZCL系列智能電容器是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節省能源、降低線(xiàn)損、提高功率因數和電能質(zhì)量的新一代無(wú)功補償設備。它由智能測控單元，晶閘管復合開(kāi)關(guān)電路，線(xiàn)路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構成?？商娲Ｒ幱扇劢z、復合開(kāi)關(guān)或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內和柜面由導線(xiàn)連接而組成的自動(dòng)無(wú)功補償裝置。具有體積小，功耗低，維護方便，使用壽命長(cháng)，可靠性高的特，適應現代電網(wǎng)對無(wú)功補償的高要求。

AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線(xiàn)電壓、三相母線(xiàn)電流、三相功率因數、頻率、電容器路數及投切狀態(tài)、有功功率、無(wú)功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過(guò)內部晶閘管復合開(kāi)關(guān)電路，自動(dòng)尋找投入（切除），實(shí)現過(guò)零投切，具有過(guò)壓保護、缺相保護、過(guò)諧保護、過(guò)溫保護等保護功能。

2.產(chǎn)品選型

AZC系列智能電容器選型：

AZCL系列智能電容器選型：

3.產(chǎn)品實(shí)物展示

AZC系列智能電容模AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無(wú)功補償裝置智能電容方案

四 結論

本文主要介紹了電力電容器噪聲測量的過(guò)程中存在的3個(gè)主要物理量：聲壓、聲強和聲功率，它們代表的含義各不相同，然后點(diǎn)分析了聲壓測量聲功率級的3種方法，即GB/T28543、GB/T32524.1以及GB/T6882，并闡述了3種方法的差異。

參考文獻

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