變電站_換流站_與輸電線路噪聲及其治理綜述

1、變電站(換流站與輸電線路噪聲及其治理綜述遲峰,李莉華(華東電力試驗研究院有限公司,上海200437摘要:隨著對輸變電工程環(huán)境影響的重視,噪聲影響及其治理問題是其中較為突出的問題。介紹了變電站主要噪聲源變壓器、輸電線路和換流站噪聲及其治理的國外情況,主要對國內(nèi)外降低變壓器本體噪聲及輔助冷卻裝置噪聲采取的技術(shù)措施、變壓器有源消聲法、在導(dǎo)線表面采取纏繞擾流線或直接使用低噪聲導(dǎo)線以降低導(dǎo)線噪聲的方法、換流站主要噪聲源設(shè)備(換流變壓器、平波電抗器、濾波器組等設(shè)備降噪研究和措施作了闡述。關(guān)鍵詞:噪聲;變電站;變壓器;換流站;輸電線路;導(dǎo)線中圖分類號:X83文獻標識碼:A1引言隨著經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展和用電需

2、求的日益增長,世界各國高度重視輸變電工程的環(huán)境影響。在已運行的超高壓交流輸電和高壓直流輸電工程中,噪聲是較為突出的問題,噪聲影響及其治理在輸變電工程的建設(shè)與運行中必須考慮。變電站(換流站噪聲和輸電線路噪聲是輸變電工程主要的噪聲源。變電站(換流站噪聲治理主要分為無源消聲和有源消聲兩種方式,前者是利用吸聲、隔聲、減振等手段,讓聲波的能量耗散掉,或是阻隔噪聲的傳播;后者則利用一個可被控制的次級聲源產(chǎn)生次級聲場,使之于噪聲場的相位相反而抵消噪聲場。輸電線路噪聲則包括風噪聲和電暈噪聲,其治理技術(shù)已較為完善,在發(fā)達國家已得到廣泛應(yīng)用。2變壓器噪聲及其治理1,2變電站最大的噪聲源是變壓器。變壓器的噪聲由兩部

3、分組成:變壓器本體噪聲及輔助冷卻裝置噪聲。本體噪聲包括鐵心、繞組、油箱(包括磁屏蔽等等產(chǎn)生的噪聲;冷卻裝置噪聲包括風扇和油泵噪聲。2.1變壓器噪聲的測量方法1在聲學測量中,傳統(tǒng)的方法是測量聲壓。但這種方法易受環(huán)境的影響必須進行修正,甚至需要在特定聲學環(huán)境(如消聲室中進行。而聲強法則不同,運用高斯定理,從聲源發(fā)出遇到障礙物后返回到高斯面內(nèi)的聲音是不計入面積分結(jié)果的。因此聲強法可以有效地避免周圍環(huán)境對噪聲測量的影響。70年代中后期,隨著隨機信號分析理論逐步深化,在FF T譜分析技術(shù)的基礎(chǔ)上,聲強及其頻譜分析在理論和實踐方面都得到了極大的發(fā)展,使聲強測量方法日趨成熟。1991年,美國的R.P.K i

4、ndi等人在美國中央電力研究所的資助下,通過一系列的試驗研究,提出了一種稱之為“聲強測量法”的噪聲測量法。采用這種新方法,變壓器噪聲的測量可以不必在專門的測試室中進行,即使在背景噪聲及聲反射較大的生產(chǎn)車間內(nèi)也同樣能夠進行測量工作。這種測量方法的基本原理是:根據(jù)兩個鄰近放置的壓敏微音器之間中點處的聲壓梯度的變化,用有限差分法近似求得該處聲波質(zhì)點的振動速度,瞬時聲壓和它相對應(yīng)的瞬時質(zhì)點速度之積的時間平均值,便是該處的聲強。將空間平均聲強乘以相應(yīng)的面積,便可求得變壓器噪聲的輸出功率。聲強法能夠?qū)φ鎸嵷撦d條件下實際運行的變壓器進行噪聲測量。用戶在驗收變壓器時便可對額定負載下的噪聲值進行驗證,從而可避免

5、用標準法在現(xiàn)場測量的噪聲值與出廠時測量值的不一致,使用戶能夠辨別出是正常的運行噪聲還是非正常的故障噪聲。2.2變壓器本體降噪技術(shù)1,32.2.1鐵心采取的技術(shù)措施各國的試驗研究結(jié)果證明,變壓器本體噪聲的大小直接取決于鐵心所用硅鋼片磁致伸縮的大小。變壓器若用磁致伸縮大的硅鋼片疊積鐵心,其噪聲水平肯定高。因此,研究與磁致伸縮有關(guān)85的各種因素,從而采取有效的技術(shù)措施來控制和減小硅鋼片的磁致伸縮(一般用表示,是降低變壓器噪聲最根本,最有效的方法。對鐵心采用的技術(shù)措施有以下幾方面:(1使用磁致伸縮小的優(yōu)質(zhì)硅鋼片,包括通過激光照射等方法提高硅鋼片結(jié)晶方位的完整度,使用玻璃質(zhì)涂層減小值,提高硅鋼片中的硅含

6、量等。(2降低鐵心的額定工作磁密度以減小值,但降低鐵心額定工作磁密度會導(dǎo)致變壓器體積和重量增加,經(jīng)濟性指標變差,且當額定工作磁密低于1.4T時,負載電流引起的噪聲升高有時甚至會超過鐵心磁致伸縮的振動噪聲。(3改進鐵心結(jié)構(gòu)和設(shè)計,鐵心的幾何尺寸應(yīng)避免諧振。(4采用先進的加工工藝及精度高和機械應(yīng)變小的數(shù)控剪床來剪切硅鋼片,并采用先進的疊積和起立工藝。以避免在剪切硅鋼片及疊積、起立鐵心的生產(chǎn)過程中各種外力對特性的不良影響,尤其要防止彎曲應(yīng)力使硅鋼片的變壞。(5改進鐵心與油箱間的機械連接方式,使通過墊腳傳遞給油箱的振動減小,從而降低噪聲。國外變壓器生產(chǎn)廠商通過上述方法改進鐵心磁致伸縮,已取得了一定成果

7、。如日本研制開發(fā)的一種特殊的制造工藝,生產(chǎn)出了含硅量為6.5%的硅鋼片,并在1989年前后用這種硅鋼片制造了多臺高頻變壓器,在降低噪聲方面取得了明顯的效果;德國的TU公司用磁密1.42T設(shè)計制造了一臺300MVA的電力變壓器,相距5m處的噪聲為50dB(A;德國的BBC公司用磁密1.2T 設(shè)計制造了一臺31.5MVA的電力變壓器,相距3m處的噪聲為36dB(A;日本日立公司用計算機解析了綁帶緊固力與鐵心噪聲的關(guān)系,從而使300MVA級超低噪聲變壓器鐵心的噪聲降低到了40dB(A左右。2.2.2油箱及其結(jié)構(gòu)件采取的技術(shù)措施鐵心的磁致伸縮振動是通過鐵心墊腳和絕緣油傳遞給油箱以后,再以箱壁振動噪聲的

8、形式向四周發(fā)射。為了減小箱壁的振動幅度,必須設(shè)法提高整個油箱的剛性。實踐證明,這對降低變壓器油箱壁的振動噪聲是十分有效的。雖然傳遞到箱壁的磁致伸縮振動中含有多種頻率成分,但經(jīng)驗證明,對于變壓器及帶有氣隙的鐵心電抗器而言,只須考慮其中的基頻及二,三、四次高頻成分就足夠了。2.3變壓器冷卻裝置的降噪措施1,3對于強油風冷式變壓器冷卻裝置,主要是降低冷卻風扇和變壓器油泵的噪聲;對于強油自冷式變壓器冷卻裝置,主要是降低自冷式散熱器和變壓器油泵的噪聲。2.3.1降低冷卻風扇噪聲的技術(shù)措施冷卻風扇運行時的噪聲主要是由葉片附近產(chǎn)生的氣流旋渦引起的。試驗表明,降低風扇轉(zhuǎn)速、改進葉片形狀、提高葉片平衡度,增大直

9、徑和輪轂比、用纖維增強塑料(FRP制作葉片等,可使冷卻風扇的噪聲明顯降低。低噪聲冷卻風扇的研制成功,大大降低了強油風冷式冷卻裝置的運行噪聲。日本富士公司已經(jīng)研制出45dB(A級的強油風冷式冷卻裝置,美國制造的200kW強油風冷式冷卻裝置的噪聲為57dB(A,100kW為47dB(A。2.3.2降低自冷變壓器散熱器噪聲的技術(shù)措施自冷式散熱器的噪聲,主要是變壓器本體的振動分別通過輸油管路和管路中絕緣油傳遞到散熱器后引起的振動噪聲。為了隔斷通過輸油管路這條固體路徑傳遞的振動,最有效的方法是在本體油箱與散熱器之間采用防振接頭。為了隔斷通過管路中絕緣油傳遞的振動,最有效的方法就是將散熱器與變壓器的本體油

10、箱分開,采用單獨安裝散熱器的方式。這樣,不僅隔斷了通過輸油管路中絕緣油傳遞的振動,同時把通過輸油管路傳遞的振動也隔斷了。另外,在散熱器上裝設(shè)防振支架,也能夠降低散熱器的振動噪聲。2.3.3降低變壓器油泵噪聲的技術(shù)措施為了降低變壓器油泵的噪聲,可選用摩擦噪聲小的精密級軸承,并適當?shù)亟档碗妱訖C的轉(zhuǎn)速。此外,把變壓器油泵安裝在變壓器本體油箱和隔聲壁之間,以防止變壓器油泵的噪聲向外界發(fā)射,也能起到降低噪聲的效果。2.4隔音技術(shù)1,4目前普遍采用的隔聲措施主要有組裝式隔聲壁、高效隔聲板,以及組裝式隔聲壁與高效隔聲板的混合應(yīng)用等。目前,隔音消聲技術(shù)在國內(nèi)外工程實踐中得到了廣泛應(yīng)用。1852.4.1組合式隔

11、聲壁為了隔絕變壓器油箱噪聲,可用隔聲壁將變壓器油箱側(cè)壁遮蔽,或用隔聲壁將整個油箱遮蔽起來,前者稱為半封閉型(A型,后者稱為全封閉型。隔聲板可用鋼板(一層或兩層制成,也可用混凝土板制成,或用兩者混合制成。其結(jié)構(gòu)型式及隔音效果如下表1所示。表1隔聲壁的結(jié)構(gòu)及其效果隔聲壁名稱隔聲壁構(gòu)成隔聲量/dB(A A型組裝式鋼板隔聲壁鋼板+吸聲材料1015B型組裝式鋼板隔聲壁鋼板+吸聲材料1223B型組裝式混合隔聲壁鋼板+混凝土+吸聲材料1725B型組裝式混凝土隔聲壁混凝土+吸聲材料2040隔聲壁名稱隔聲壁構(gòu)成隔聲量dB(AA型組裝式鋼板隔聲壁鋼板+吸聲材料10215B型組裝式鋼板隔聲壁鋼板+吸聲材料12223

12、B型組裝式混合隔聲壁鋼板+混凝土+吸聲材料17225B 型組裝式混凝土隔聲壁混凝土+吸聲材料20240隔聲壁雖有明顯的隔聲效果,但卻使變壓器安裝時間延長,占地增大,所需費用也增多。2.4.2高效隔聲板自20世紀80年代以來,美國、日本、德國和瑞士等國開始在大型變壓器上采用一種高效隔聲板。這種高效隔聲板由復(fù)合鋼板和框形附加重物構(gòu)成,通過薄彈簧鋼片將它直接焊裝在油箱加強鐵之間。試驗研究表明,通過加強鐵直接傳播的振動是引起油箱噪聲的主要原因。隔聲板薄彈簧鋼片將復(fù)合鋼板和框形附加重物連接到加強鐵上。框形附加重物用于調(diào)整高效隔聲板的振動特性,使高效隔聲板的振幅明顯低于加強鐵的振幅,而加強鐵的振幅通常又比

13、箱壁的振幅低得多因此,焊裝在加強鐵之間的高效隔聲板,能夠有效地屏蔽住由箱壁發(fā)射出來的振動噪聲。這種高效隔聲板與A型組裝式鋼板隔聲壁隔音效果基本相同,但占地小得多,安裝時間和費用也少得多。若在高效隔聲板加裝吸聲材料,效果會更好。美國在一臺20MVA級的試制變壓器上安裝了這種高效隔聲板以后,其噪聲水平降低了大約12dB (A;在另一臺運行中的650MVA級的變壓器上安裝后,其噪聲水平降低了大約10dB(A。2.4.3高效隔聲板與B型鋼板隔聲壁的混用目前國內(nèi)外大型低噪聲變壓器幾乎都采用高效隔聲板與B型鋼板隔聲壁的混合結(jié)構(gòu),再加上使用高效冷卻器,不僅可使變壓器的噪聲明顯降低,而且可使變壓器的占地面積、

14、安裝工期和所需費用大幅度減小。以日本的日立公司為例,該公司對高效隔聲板與各種隔聲壁的混合應(yīng)用進行了大量的試驗研究工作,取得了顯著的效果。僅就300MVA的275kV級大型低噪聲電力變壓器而言,研究結(jié)果表明,通過高效隔聲板(帶吸聲材料、B型鋼板隔聲壁及高效冷卻器的混合應(yīng)用,能夠使其合成噪聲降低到50dB(A以下。2.4.4隔音室把變壓器裝在隔音室里,這樣可使噪聲降低2030dB(A。但是隔音室的設(shè)計也有很多的困難,最大難度是如何把變壓器損耗的熱能散出去;如何把室內(nèi)的聲音吸收掉,防止發(fā)生交混回響;如何開門檢查或檢修。隔音室的結(jié)構(gòu)有復(fù)雜的和簡易的兩種。前者,把整個變壓器放在室內(nèi),并保證應(yīng)有的帶電距離

15、,引出線可采用電纜直接連接或通過穿墻套管引出,冷卻裝置布置在外,此結(jié)構(gòu)隔音效果較好,但造價較高。后者,安裝在變壓器上的套管及壓力釋放閥穿過蓋板突出在外部,散熱裝置置于隔音室的外面,與變壓器連接的油管穿過隔音墻,通常是和自冷、強油自冷,強油風冷或低噪聲冷卻器組合起來。此結(jié)構(gòu)能降低噪聲l015dB(A,造價便宜得多。目前,變壓器降噪技術(shù)在我國工程實踐中得到了廣泛應(yīng)用,并通常是多種措施結(jié)合使用。如1998年在惠州應(yīng)用的一臺50000kVA/110kV 風冷油浸式變壓器,采取了如下的降噪措施:磁通密度從1.63T降低到1.57T;鐵心柱高由268 cm降為246cm;在鐵心墊腳與箱底之間放置25 mm

16、厚的隔振膠墊;油箱的加強筋(H型鋼由5條增加至8條;冷卻裝置采用噪聲為60dB的低速低噪音風扇;合理控制鐵心的夾緊力,鐵心施工中實施更加合理的制造工藝。該臺變壓器制造后實測噪聲為63.8dB,降噪效果十分明顯,其后,用戶將該臺變壓器裝于通風良好的隔音室內(nèi),室外噪聲實測僅為40.7dB5。2.5變壓器有源消聲法(ATNC6所謂有源消聲法,就是在變壓器附近(通常離變壓器1m以內(nèi)放置若干個噪聲發(fā)生器,使它們產(chǎn)生的噪聲分別與變壓器的基頻噪聲及二、三、四次高頻噪聲相互抵消,從而使變壓器的噪聲受到抑制和衰減。其基本工作原理是,首先將變壓285器的噪聲信號轉(zhuǎn)換為電訊號,并將電信號調(diào)制放大以后用來激勵噪聲發(fā)生

17、器,使各噪聲發(fā)生器發(fā)射出來的噪聲,其幅值分別與變壓器噪聲的基頻及二、三、四次高頻分量的幅值相等,而它們的相位卻相反,從而使變壓器的噪聲受到破壞性干擾,使其聲壓和聲功率明顯降低。與傳統(tǒng)的無源降噪方法相比,有源噪聲控制不僅理論上消聲量可達到很高,而且體積小,便于設(shè)計和控制,是在城市變電站中具有廣闊的應(yīng)用前景。1980年美國的Angevine公司首先研制成功了變壓器噪聲的有源消聲法。1996年起,有源消聲的商業(yè)應(yīng)用條件逐漸成熟,美國電力部門已在10臺變壓器上安裝了有源消聲系統(tǒng)。此套系統(tǒng)有三個硬件部分,它分別是調(diào)節(jié)器、傳感器和電子控制器。調(diào)節(jié)器利用壓電陶瓷制成,在100Hz 400Hz之間有極高的靈敏

18、度,降噪效果相當可觀。美國西屋公司對60Hz電力變壓器的試驗結(jié)果表明。有源消聲法對于120Hz基頻噪聲和240Hz、360Hz的二、三次高頻噪聲而言,其衰減量分別為20dB(A、15dB(A和13dB(A。德、英、日等其它一些國家用有源消聲法來降低變壓器的運行噪聲,也都取得了明顯的效果。3輸電線路噪聲及其治理情況7,8隨著輸電線路不斷地向大容量和超、特高壓化發(fā)展,由輸電導(dǎo)線帶來的風噪聲和電暈噪聲以及對環(huán)境的影響問題,越來越受到人們的關(guān)注,并逐步成為線路建設(shè)中必須解決的重要課題之一。目前,隨著特高壓輸電技術(shù)研究的日益深入,我國防導(dǎo)線噪聲的研究已逐步展開,但實際應(yīng)用情況較為缺乏。在我國輸電線路飛速

19、發(fā)展、特別是在特高壓輸電線路的前期準備工作中,應(yīng)對國外噪聲防治的研究與實踐加以借鑒。日本國土狹窄,線路經(jīng)過人口稠密地區(qū),線路引起的噪音問題比較突出,從20世紀60年代后期建設(shè)超高壓線路開始,日本即對輸電導(dǎo)線風噪聲和電暈噪聲的機理及其防治對策進行不斷的研究,在輸電線路噪音機理與防治方法研究方面積累了豐富的經(jīng)驗,其經(jīng)驗可供借鑒。日本降低導(dǎo)線風噪聲和電暈噪聲水平的方法主要是在導(dǎo)線表面采取纏繞擾流線或直接使用低噪音導(dǎo)線。3.1導(dǎo)線表面采取纏繞擾流線的風噪聲防治措施導(dǎo)線風噪聲一般是指自然風作用在導(dǎo)線上所產(chǎn)生的人耳所難以忍受的聲音。風噪聲的振動頻率大致為50250Hz,屬于聲音的低頻范圍。導(dǎo)線風噪聲具有較

20、強的穿透力,隨著空間距離的增大衰減較慢,因此能傳播到較遠的地方,一般可達1km。風噪聲的發(fā)生機理是:固體在流體中發(fā)生振動時會引起周圍流體的壓力變動,因而產(chǎn)生聲波并向四周傳播。但是,有時固體在流體中即使不發(fā)生振動也會產(chǎn)生聲音,這種由傳播聲波的介質(zhì)自身的運動所產(chǎn)生的聲音叫作壓力噪聲。在架空輸電線路中,風吹過導(dǎo)線后所引起的噪聲就是其中一例,通常把這種噪聲稱為導(dǎo)線風噪聲(Aeolian Noise。(1導(dǎo)線上纏繞擾流線降低風噪聲的機理導(dǎo)線風噪聲是隨著氣流從導(dǎo)線周圍剝離引起壓力變動而產(chǎn)生的,因此設(shè)法改變導(dǎo)線斷面形狀或者增加導(dǎo)線表面的粗糙度,使氣流處于亂流剝離狀態(tài),就有可能降低導(dǎo)線風噪聲。具體辦法是開發(fā)用

21、鋁線或鋁包鋼線制成的擾流線(Spiral Rod,如圖1所示 。圖1風噪聲擾流線簡圖大量的試驗和現(xiàn)場實測證明,用這種擾流線纏繞在導(dǎo)線周圍,可以有效地降低導(dǎo)線風噪聲。但其副作用是,在導(dǎo)線上纏繞擾流線后,導(dǎo)線的電暈噪聲和無線電干擾水平均略有增加。因此,擾流線的外徑和節(jié)距等技術(shù)參數(shù),對降低導(dǎo)線風噪聲以及控制電暈噪聲和無線電干擾水平的效果至關(guān)重要。經(jīng)過在低噪聲風洞等試驗室的反復(fù)試驗以及在線路現(xiàn)場的實測,得到了不同導(dǎo)線和地線所需要的擾流線的外徑和節(jié)距等結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果如表2所示。表2導(dǎo)線風噪聲擾流線的規(guī)格項目規(guī)格/mm2導(dǎo)線外徑/mm擾流線外徑/mm擾流線節(jié)距/mm 導(dǎo)線41028.5 6.02508

22、1038.47.0400152052.88.0400地線AC15016.0 2.3120AC26021.0 2.6120比較有代表性的500kV輸電線路采用導(dǎo)線ACSR4104采取纏繞擾流線措施后,處于風噪聲的主要頻率帶的噪聲水平降低了10dB以上,如圖2所示。(2擾流線在超高壓輸電線路導(dǎo)線上纏繞擾流線主要有385 圖2 纏繞擾流線措施前后的風噪聲功率譜圖3導(dǎo)線風噪聲擾流線纏繞方式3種不同的方式(參見圖3:(1對角2條纏繞方式;(2對角密著4條纏繞方式;(3密著2條纏繞方式。經(jīng)試驗和現(xiàn)場實測證明,3種纏繞方式對降低導(dǎo)線風噪聲均有效,而其中對角密著4條纏繞和密著2條纏繞方式不僅能降低導(dǎo)線風噪聲,

23、而且對降低導(dǎo)線電暈噪聲也有很好的效果。為了有效地降低導(dǎo)線風噪聲,在需要采取纏繞擾流線措施的場合,從懸垂線夾出口處開始,在導(dǎo)線的全檔長度上都要安裝。在裝有防振錘的場合,可從防振錘線夾出口處開始安裝。擾流線的螺旋方向分為右旋和左旋兩種方向。在分裂導(dǎo)線的場合,相鄰的次檔距上應(yīng)安裝不同旋向的擾流線,相鄰的子導(dǎo)線上也應(yīng)安裝不同旋向的擾流線,以增強降低導(dǎo)線風噪聲的效果。導(dǎo)線風噪聲所纏繞的擾流線的單根長度,用于導(dǎo)線和地線時有所不同,分別為2.5m 和1.5m 。3.2低噪聲導(dǎo)線的開發(fā)應(yīng)用隨著輸電線路導(dǎo)線分裂數(shù)的不斷增加,采取纏繞擾流線措施降低風噪聲的場合越來越多。從設(shè)計方面,不僅要考慮纏繞擾流線以后引起導(dǎo)線

24、自重的增加、風壓荷載的增加,而且要考慮導(dǎo)線電暈噪聲和無線電干擾水平的增加。從施工方面,要考慮導(dǎo)線分裂數(shù)增加以后纏繞擾流線作業(yè)人工安裝費用的增加。綜合考慮了以上各個方面,經(jīng)過反復(fù)試驗研究,日本在20世紀80年代開發(fā)出了低噪聲導(dǎo)線,并從1987年開始在500kV 輸電線路中實際使用。低噪聲導(dǎo)線是一種兼顧防風噪聲和電暈噪聲的特種導(dǎo)線。低噪聲導(dǎo)線是在導(dǎo)線制造過程中,直接在其外層絞制上若干股類似擾流線的異型線股。這種異型線股的高度要比擾流線的直徑小,而且具有一定的開角,使新型低噪聲導(dǎo)線不會增加導(dǎo)線的電暈噪聲和無線電干擾水平,而且與纏繞擾流線措施具有同等的防風噪聲效果。為了降低導(dǎo)線的電暈噪聲和無線電干擾水

25、平,有的低噪聲導(dǎo)線外層全部再用梯型截面的線股絞制,其中部分線股的高度較高,在導(dǎo)線表面形成一定的突起。圖4為不同規(guī)格低噪聲導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)簡圖,由圖4可見大截面導(dǎo)線的突起部分開角比一般導(dǎo)線的突起部開角小 。圖4不同規(guī)格低噪聲導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)簡圖日本在20世紀90年代建設(shè)了特高壓1000kV 輸電線路,線路分南北和東西2個方向先后建設(shè)。在建設(shè)南北線路一新消群馬干線(111km 和群馬山梨干線(138km 時,導(dǎo)線大多采用普通鋼心鋁絞線ACSR810,導(dǎo)線表面電位梯度較高,為1415kV/cm 。為了兼顧防風噪聲和電暈噪聲,采用了在導(dǎo)線上對角纏繞4根擾流線的方法。與500kV 相比,子導(dǎo)線數(shù)增加1倍,由于人工作

26、業(yè)量大,施工安全和成本均存在不少問題。為此,以后在建設(shè)東西線路一新櫪木干線(240km 時,專門開發(fā)了特高壓1000kV 輸電線路用低噪聲導(dǎo)線LN 2ACSR960,并在該線路上部分采用,成為世界上首次在特高壓1000kV 輸電線路4852007 年第 6 期 上海電力 節(jié)能減排 電網(wǎng)側(cè)行動 上使用低噪聲導(dǎo)線的實例 。這種低噪聲導(dǎo)線的鋁 截面為 960 mm ,比特高壓 1 000 kV 輸電線路用 2 L N2ACSR960 低噪聲導(dǎo)線的表面還經(jīng)過了人工 普通鋼心鋁絞線 AC2SR810 的鋁截面要大 , 外徑 增加約 5 % ,導(dǎo)線表面電位梯度有所下降 。而且 導(dǎo)線外層全部采用梯型截面的線

27、股絞制 , 其中 4 根線股的高度在導(dǎo)線表面形成一定的突起 , 兼顧 考慮了降低風噪聲和 電暈 噪聲 的作 用 。另外 , 老化處理 ,增加了導(dǎo)線表面的粗糙度 。試驗表明 , 導(dǎo)線這種表面粗糙度的增加對降低風噪聲和電暈 噪聲均有效 。L N2ACSR960 開發(fā)初期 , 曾在電力 中央研究院進行了風洞試驗 、 電暈和無線電干擾 等試驗 ,并在赤城特高壓試驗線路進行了風噪聲 和電暈噪聲的長期現(xiàn)場試驗 , 驗證了這種低噪聲 導(dǎo)線具有良好的防風噪聲和電暈噪聲等特性 。 臺數(shù)多 、 單臺容量大和高次諧波電流流入電容器 等原因 ,使得電容器噪聲成為換流站中噪聲來源 的主要因素之一 。換流站通常設(shè)有交流和

28、直流濾 波器組 , 且一般分布在站區(qū)角上 , 露天開闊布置 。 布置緊挨換流站圍墻 , 其噪聲對換流站外構(gòu)成干 擾 。濾波器組噪聲能量分布在很寬的頻率范圍 內(nèi) ,在低頻段的 50 、 、 、 、 Hz 的中心 100 125 200 300 頻率上出現(xiàn)峰值 , 在中高頻段上趨于平緩 。濾波 器組圍欄處噪聲總聲級為 63. 665. 6 dB 。 濾波器組中的電抗器和電容器產(chǎn)生的噪聲主 要是電磁噪聲 ,只是在聲級強度上低于換流變壓 器和平抗的噪聲 。 ( 4 其他設(shè)備 閥外冷設(shè)備的風冷機組或冷卻塔也是產(chǎn)生換 流站噪聲的設(shè)備 。 4. 2 換流站降噪研究與措施 國外對換流站噪聲治理的研究起步比較早

29、 , 研究也比較深入 , 對換流站主要噪聲源的噪聲治 理也有成功案例 。如瑞典的 ABB 公司和德國 SI2 EM EN S 公司等設(shè)備生廠商對換流站設(shè)備降噪有 4 直流換流站及輸電線路噪音及其治理 4. 1 換流站主要噪聲源及噪音分析 ( 1 換流變壓器 換流變壓器噪聲包括電磁噪聲 、 冷卻風扇噪 聲和變壓器振動引起的結(jié)構(gòu)噪聲 , 形成的機理和 特征為 : 變壓器因鐵心在磁通作用下產(chǎn)生磁致伸 縮振動所引起 “嗡嗡” 聲為電磁噪聲 。功率越大 , 電磁噪聲越高 。電磁噪聲由變壓器向外輻射 , 特 別是產(chǎn)生共振時 , 輻射噪聲更強 。變壓器電磁噪 聲的基頻為供電頻率的 2 倍 , 且有高次諧波的

30、噪 聲成分 。體積較大的變壓器 ,其諧波頻率較低 ,而 體積較小的變壓器 , 其諧波頻率較高 。變壓器冷 卻風扇主要由空氣動力性噪聲 、 機殼 、 管壁 、 電動 機軸承等輻射的機械性噪聲和風機振動帶動變壓 器殼體振動輻射的固體聲 。因變壓器風扇轉(zhuǎn)速較 高 ,輻射的噪聲主要集中在中高頻 。變壓器的振 動通過基礎(chǔ)地面向鄰近的建筑結(jié)構(gòu)傳遞 , 引起它 們振動而產(chǎn)生的噪聲為 “二次噪聲” 。 ( 2 平波電抗器 較深研究 ,并在世界上直流工程中換流站有應(yīng)用 , 在換流站的設(shè)計上對主要噪聲源設(shè)備的安裝采取 如下措施 : 一是將其整個設(shè)備隔離起來 ,以降低其 輻射噪聲 ; 二是將設(shè)備周圍的圍墻采用吸聲設(shè)

31、施 , 以降低其噪聲水平 。采用降噪的方法是根據(jù)當?shù)?的環(huán)境噪聲標準要求及經(jīng)費多少來設(shè)計的 , 因為 不同的降噪措施 ,造價是不同的 ,所以在不同的環(huán) 境噪聲標準要求下 ,采用不同的吸聲 、 隔噪措施 。 ( 1 換流變壓器 換流變壓器采用整體封裝的 bo x in ” “ 技術(shù) , 它可將換流變壓器的噪聲水平降低 1520 dB 。 ( 2 平波電抗器 ( smoot hing reacto rs 對于干式平波電抗器 , 可采用頂部與底部封 裝分別加裝屏蔽層的方式降噪 。屏蔽后降噪效果 可達 1520 dB 。 ( 3 濾波器組 ( AC & DC filter capacito rs 對于

32、濾波器組電容器 , 設(shè)計時在電容器組架 中加裝降噪設(shè)備 , 且可通過分段設(shè)計降低電容器 組架高度從而減小噪聲水平 。研究表明采用降噪 平波電抗器分為油浸式和干式 , 位于閥廳外 直流場中 ,噪聲能量分布在很寬的頻率范圍內(nèi) ,在 低頻段 100 、 、 、 Hz 的中心頻率上出現(xiàn) 200 300 400 峰值 ,在中高頻段上趨于平緩 。平抗前噪聲總聲 級為 85 90 dB 。平波電抗器的噪聲其發(fā)聲機 理、 聲級強度 、 頻率范圍均與換流變壓器相同 。 ( 3 濾波器組 換流站裝有大容量的濾波 、 并聯(lián)電容器裝置 , 措施后的電容器可減小 1020 dB 的噪聲水平 。 ( 4 濾波器電抗器 (

33、 AC filter reactor s 濾波器電抗器 , 可在電抗器外部加裝隔音罩 桶 ,來吸收電抗器產(chǎn)生的噪聲輻射 。采用此技術(shù) 585 節(jié)能減排 電網(wǎng)側(cè)行動 上海電力 參考文獻 : 2007 年第 6 期 噪聲水平可降低 20 dB 。 ( 5 閥冷設(shè)備等其他設(shè)備 ( valve cooling/ air co nditio ning 采用 低 噪 音 風 扇 , 若 需 要 可 加 裝 消 音 器 ( damper 。 上述降噪方法已在新西蘭南北島 ( New Zeal2 and Link 等多個直流工程中得到應(yīng)用 。近年來 , 我國三常直流工程的政平換流站 、 三廣直流工程 的江陵換

34、流站 、 三滬直流工程的華新?lián)Q流站以及 貴廣一回的肇慶換流站也都根據(jù)上述原理 , 進行 了噪聲專項治理 ,并取得了良好效果 。 5 結(jié)語 ( 1 變電站內(nèi)最大的噪聲源變壓器 , 目前主 要采用變壓器本體降噪技術(shù) 、 變壓器冷卻裝置降 噪技術(shù) 、 隔音技術(shù) 、 變壓器有源消聲法 ( A TNC 等 方法和技術(shù)對變壓器進行降噪 。 ( 2 在輸電線路噪聲治理方面 , 主要是采取 在導(dǎo)線表面采取纏繞擾流線或直接使用低噪音導(dǎo) 線的方法來降低輸電線路導(dǎo)線風噪聲和電暈噪聲 水平 。 ( 3 直流換流站設(shè)備的噪聲源來源于換流變 壓器 、 平波電抗器 、 濾波器組等設(shè)備 ,可采用屏蔽 、 “bo x in”

35、等技術(shù)降低換流設(shè)備噪音水平 。 Analysis of substation and transmission lines noise and its noise abatement summary ( East China Elect ric Power Test &Research Instit ute Limited Co mpany 200437 ,China C H I Fen g , L I L i2hua sio n p roject . The paper int roduces t he noise abatement measurement s including t he

36、 technology of t ransformer and cooling device. The active t ransfo rmer noise cancellatio n met hod , and t he converter station device ( such as co nverter t ransfo rmer , smoot hing reactor and filter noise cancellatio n met hod are also highlighted. Key words : noise ; substation ; t ransfo rmer ; t ransmissio n lines 據(jù) 新華網(wǎng) 2007 年 12 月 30 日報道 : 國家發(fā)展和改革委員會 12 月 30 日宣布 ,發(fā)改委近日批準同 意 貴州省節(jié)能發(fā)電調(diào)度試點工作方案 。貴州省 12 月 30 日在全國率先啟動節(jié)能發(fā)電調(diào)度試點工作 。節(jié)能發(fā)電調(diào)度在 貴州啟動的當天 ,全省發(fā)電消耗預(yù)計減少約 592 t 標準煤 ,貴州省全年可減少原煤消耗 3