【精彩论文】滤波电容器心子中介质薄膜表面残余电荷对其振动影响的分析

观点凝练

摘要：高压直流输电换流站滤波电容器噪声问题日益凸显，亟须深入探索其内部振动规律，为提出更有效的减振降噪措施奠定基础。本文为了研究电容器心子内部介质薄膜表面残余电荷密度的大小，及其对电容器心子振动带来的影响，以静电探头和电荷反演为手段实测了电容器心子内部介质薄膜表面残余电荷量，计算分析了电荷随机分布下极板受力的概率统计规律。然后通过电场-机械力-振动耦合仿真了电容器心子表面振动加速度，并与实验结果对比验证了仿真结果的有效性。研究发现：电容器心子内部介质薄膜表面残余电荷密度主要分布在−10⁻⁴~10⁻⁴C/m²，当施加单频激励时，电容器心子受力以及振动频谱不仅包含了传统分析中认为存在的二倍频成分，也存在由残余电荷引起的与外施激励同频的分量，该分量加剧了电容器内部极板受力的不平衡。
结论：本文以静电计测量了电容器聚丙烯薄膜表面下方的电位分布，借助电荷-电位反演计算得到了聚丙烯薄膜表面的残余电荷分布。计算分析了电容器心子振动机理以及受力特性，并对电容器元件进行了振动试验，揭示了电容器心子内部薄膜表面残余电荷对其振动特性的影响，得到的主要结论如下。

（1）电容器心子薄膜残余电荷分布具有明显的随机性，电荷残余量面密度主要集中于−10⁻⁴~10⁻⁴C/m²，但无显著的区域分布规律；

（2）残余电荷的存在使电容器元件极板受力增加了与激励同频分量，且其幅值大小可达二倍频的1/3，同时导致的内板极板不平衡受力主要表现与激励同频成分；

（3）电容器表面振动仿真结果表明了内部薄膜存在的残余电荷，使得其表面振动频谱特性增加了与激励同频成分，振动特性测量实验结果验证了仿真分析结论的正确性。

引文信息

王帅, 李琳, 崔建业, 等. 滤波电容器心子中介质薄膜表面残余电荷对其振动影响的分析[J]. 中国电力, 2022, 55(2): 98-107, 151.WANG Shuai, LI Lin, CUI Jianye, et al. Analysis about the effect of dielectric film surface residual charge on vibration of filter capacitor core[J]. Electric Power, 2022, 55(2): 98-107, 151.

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编辑：杨彪

校对：蒋东方

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