Noise analysis of high voltage capacitors and dry-type air-core reactors
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Electrical Engineering |
Doctoral thesis (monograph)
| Defence date: 2013-12-18
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2013
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
173
Series
Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS, 155/2013
Abstract
The goal for this work was to create new methods to study the noise production in some power system components, namely capacitors and reactors. In the case of the capacitors the work was started by trying to create a FEM model of the individual capacitor element as well as each of the capacitor sides. In the end individual element proved to be too complicated to be modeled, but the sides were modeled using the assumption that they're individual clamped plates. To find out how the individual element behaves one was subjected to direct current of various amplitudes and the compression was measured with a dial indicator at various points. The compression was deemed to be linearly dependent on the distance from the middle point of the surface of the element. In order to measure the response of the whole capacitor, a vibration measurement was used. Vibration transducer was used on each side to get the overall vibration response of each side when the capacitors were fed various inputs. The responses were measured in three different temperatures. The direct acoustic response was measured in the anechoic chamber. This yielded new information about the directivity of the noise produced by the capacitors at the different frequencies. The results of the vibration measurement could be also compared to the acoustic measurements. The comparison resulted in partially incoherent results. Final measurement related to the capacitors was one where the viscosity of the capacitor oil was measured. This allowed to partially explain the variations in the vibration response at the different temperatures. The noise measurement of the reactors is difficult due to the high magnetic field caused by them. Since the direct measurement wasn't an option, a plastic tube extender was used to move the sound further away from the reactor where it could be then measured with regular microphone. The tube extender was used in one field reactor measurement, in one controlled reactor measurement, and its response was measured in the anechoic chamber. As a result it was found that the tube extender can be used in this kind of measurements, and perhaps could be in the future to use in recognizing the faults of the reactors before they become severe.Työn tavoitteena oli selvittää sähköverkossa käytettävien komponenttien, kondensaattorien ja reaktoreiden, melun syntymekanismeja sekä äänenhallintaa. Kondensaattorien osalta työssä lähdettiin liikkeelle yrittämällä mallintaa ongelmaa FEM-mallinnuksella. Yksittäistä kondensaattorielementtiä ja kondensaattorin sivuja yritettiin mallintaa, mutta kondensaattorielementti osoittautui liian monimutkaiseksi. Kondensaattorin sivut mallinnettiin käyttäen reunoistaan jäykästi kiinnitettyjen levyjen oletusta aikaisemman tutkimustiedon perusteella. Kondensaattorielementin käyttäytymisen selvittämiseksi mitattiin yksittäisen elementin painaumaa heittokellon avulla. Painauman havaittiin riippuvan lineaarisesti etäisyydestä elementin pinnan geometrisesta keskipisteestä. Kokonaista kondensaattoria tarkasteltaessa lähdettiin liikkeelle sivujen värähtelymittauksesta. Kondensaattoriin vastetta mitattiin erilaisilla herätteillä. Kondensaattoreiden äänivastetta tutkittiin myös suoraan kaiuttomassa huoneessa. Tuloksena saatiin sekä tietoa siitä, miten kondensaattoreiden tuottama ääni suuntautuu, sekä voitiin vertailla äänimittauksia aikaisemmin tehtyihin värähtelymittauksiin. Vertailun tulokset olivat osittain ristiriitaisia. Lopuksi tutkittiin kondensaattoriöljyn viskositeettia. Mittauksella pyrittiin yhdistämään värähtelymittauksessa huomattuja vaste-eroja mittausten lämpötilaeroihin. Tulokset olivat lupaavia. Reaktorien melumittaus on vaikeaa sen takia, että suuren magneettikentän takia normaalia mikrofonia ei voida käyttää suoraan. Työssä kehitettiin muovinen putkijärjestelmä, jonka avulla ääntä siirrettiin kauemmaksi reaktorista, jossa sitä voitiin mitata normaalilla laitteistolla. Putkijärjestelmä kalibroitiin akustisessa huoneessa, jonka jälkeen sitä käytettiin kahdessa kenttämittauksessa. Tuloksena havaittiin, että putkijärjestelmä soveltuu hyvin tämäntyyppiseen mittaukseen. Havaittiin myös, että tämäntyyppisen mittauksen avulla pystytään helposti havaitsemaan reaktorin äänen muuttuminen spektrianalyysin avulla. Tunnistaessamme äänen muutoksen ajoissa, voidaan mahdollisesti huomata alkavia vikoja ennen kuin ne kehittyvät vakaviksi.Description
Supervising professor
Lehtonen, Matti, Prof., Aalto University, Department of Electrical Engineering, FinlandKeywords
noise, capacitor, reactor, melu, kondensaattori, reaktori