变电站噪声.docx

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1、变电站是重要的电力生产场所，随着现代化城市和工农业经济的进展，局部变电站将处于城市的中心或人口密集区。因此，变电站内各种电气设备运行时产生的噪声，不行避开地会对站内的工作人员和四周的居民及环境产生影响。在日益留意环境保护的今日，对变电站内噪声的产生缘由进展分析和掌握，削减对工作人员和环境的影响，愈发重要。由于变电站工作人员身处噪声源之中，所接触到的噪声强度远高于四周居民，因此，本文主要针对变电站内噪声的产生和对站内工作人员的影响进展分析。    2、变电站内噪声及防治     2.1噪声的危害  

2、;  噪声是变电站内影响工作人员安康和有效进展工作的重要物 理因素。从物理定义而言，振幅和频率上完全无规律的震荡称之为噪声，但从环境保护的角 度而论，但凡人们所不需要的声音统称为噪声。噪声对变电站内工作人员的影响和危害是多 方面的，其主要表现为对听力的影响；干扰工作人员有效猎取有用的声音信号、信息(如设 备正常和特别运行时的不同声响、人员之间的对话等)；对休息和睡眠的干扰，导致疲乏； 对人体的生理和心理影响，导致感动、烦燥等。当人在 100 分贝左右的噪声环境中工作时会感到刺耳、难过，甚至引起临时性耳聋等。依据国际标准化组织(iso)的调查，在噪声级 85db、90db 的

3、环境中工作 30 年，耳聋的可能性分别为 8、18。在 70db 的环境中，谈话就会感到困难。因此，世界上很多国家都对环境噪声提出了相应的容许范围，我国也不例外。以国 标城市环境噪声标准(gb309693)中提出的二类昼间标准为例，即：6002200 不得超过 60db(a)。电力工程设计也提出：在距电器 2m 处不应大于以下水平：连续性噪声水平：85db；非连续性噪声水平：屋内 90db，屋外 110db。1鉴于上述噪声危害的存在，在变电站内，需要考虑噪声对变电站内工作人员及四周居民的影响，并实行综合治理措施。    2.2 变电站内的噪声 

4、   变电站内的主要噪声源是变压器(电抗器)等设备运行中铁芯 磁致伸缩，线圈电磁作用振动等产生的噪声和冷却装置运转时产生的噪声，特别是大型变压 器及其强迫油循环冷却装置中潜油泵和风扇所产生的噪声，并随变压器容量增大而增大。我 局进展过检测，有五台带强迫油循环冷却装置的变压器，在运行时，其四周的噪声均超过60db，最大到达 86db。    在高压和超高压变电站内，高压进 出线、高压母线和局部电器设备电晕放电声也是噪声源。      高压室抽风机开启时运转声是高压室内的又一噪声源。 &n

5、bsp;   高压断路器分合闸操作及其各类液压、气压、弹簧操作机构储能电机运转时的声音也是连续存 在的噪声源。    主控室、保护室内的主要噪声源有四类：一 是空调运转时的噪声；二是照明日光灯具整流器振动发出的噪声，由于主控室包括保护室等， 一般空间较大，为了保证照度，装设了大量的日光灯，我局一座 220kv 变电站主控室装有86 盏日光灯，保护室内装有 50 盏日光灯。当这些灯具工作时，所发出的噪声是不容无视的； 三是局部室内设备如站用电屏或直流屏上的接触器等振动所发出的噪声；四是站内多种音响 信号或报警装置动作时发出的声

6、音。    2.3 变电站内噪声的掌握     噪声的特点是与噪声源同步产生，同步停顿，噪声污染在噪 声四周的局部范围，随着距离的增大或局部环境条件(如声屏障等)的影响而较快减弱。掌握 噪声的主要方法，首先是降低声源所发出的噪声，其次是在噪声到达人的耳膜之前，实行阻 尼、隔振、吸声、隔声、消声器、个人防护和合理布局等方法，尽量减弱或降低声源的振动， 或将传播中的声能吸取掉，或减弱对耳膜等作用，从而到达掌握和治理噪声的目的。因此， 对噪声的掌握，要实行综合的方法来进展。    

7、2.3.1 对上述噪声源来讲，最主要的是变压器及其冷却装置产生的噪声，应重点加强检测和掌握。    (1)对于经检测超标处， 尽量削减工作人员停留的时间，工作人员工作一段时间后，离开工作区域进展短时休息。假设 需长时间工作，工作人员可佩带护耳器等防护用品，还可依据需要和设备运行条件许可，停 用局部潜油泵和风扇降低噪声。    (2)从长远来讲，设计制造 部门应优化设备设计方案，改进制造工艺，降低变压器运行中的噪声。使用部门在设计选型 和订货时，也应选择优质产品，提出有关运行噪声的技术要求。对已运行的变压器等设备，

8、目前还可承受低速潜油泵代替高速潜油泵等措施来降低运行噪声。检修、调试设备时，应保 证风扇平稳运行， 避开因转动局部与外缘相碰撞、 摩擦而产生附加噪声。    (3)对距离变压器较近的噪声较大的主控室或其他人员停留较多的房屋，则可承受双层玻璃、吸音墙纸等措施，降低噪声。    2.3.2 高压或超高压设备，运行中简洁发生电晕。电晕产生的影响是多方面的，不仅是噪声，还包括无线电干扰、电晕损耗等，为掌握电晕的产生，应认真依据有关设计标准和要求进展设计选型。同时，制造部门应优化设计，运行维护中应留意 安装、检修质量，避开消

9、灭尖端放电等。    2.3.3 高压室的抽风机，应保证平稳运行，同时可在工作人员进入工作现场前即开启，工作人员工作时，则可将其停用。这样也不会造成太大的影响。    2.3.4 同样，断路器及其储能机构在长期工作时噪音很小，操作时，噪音大，主要是掌握操作时的非连续性噪音，可选用优质设备，认真检修、调试设备等。    2.3.5 针对室内噪声源，实行的措施主要有：将空调室外机布置在室外，选用合格的接触器、整流器等措施，对运行中声响较大的设备准时更换、调整等。 同时，应优化室内

10、照明设计，已投运的变电站，在室内照明满足要求时，尽量少开日光灯。    2.3.6 从建筑设计和布局上考虑削减噪声的方案应受到高度重视。如在城区变电站，可将变压器布置于室内，选用 gis 设备，在室内考虑布置吸声材料， 承受吸声构造等。对于噪声超标，而且位于人口密集区的变电站或设备，还可考虑设置隔声 屏障，由于设置隔声屏障费用较高，一般应进展综合经济技术比较。    2.3.7 对于站内各种音响信号或报警装置动作时发出的声音， 应从两方面对待，一方面这局部声音是一种有用信息，它能准时提示，告知运行人员设备运 行状况

11、；另一方面，也可能对事故处理和操作中的运行人员产生干扰、影响。因此，对这类声源，首先应保证其牢靠清楚，在不致产生误会的状况下，调整音量和音质，做到清楚、动听。我局即对局部站中心信号音响装置进展了改造，取得了较抱负的效果，变电站值班人员 反响良好。其次，当这些音响发出，运行人员猎取足够的信息后，应准时进展复归和解除。    3、完毕语     综上所述， 变电站内电气设备在运行中，将产生噪声，变压器等设备产生的噪声还相当严峻，因此，有 必要对变电站内的噪声进展掌握。    要掌

12、握变电;站内电气设 备运行时产生的噪声，应首先分析站内噪声的来源，并进展现场测量(噪声的测量应按有关 标准进展)，然后依据有关标准和现场状况确定容许的声级。其次，依据分析，确定方案。 对噪声的掌握，应从声源掌握、传声途径掌握、合理建筑构造和隔声、吸声设计、工作人员防护等几个方面，综合进展。这样，就能有效地掌握噪声对工作人员的影响，减轻噪声对环 境的污染。变电站(换流站)与输电线路噪声及其治理综述迟 峰,李莉华(华东电力试验争论院,上海 202337)摘 要:随着对输变电工程环境影响的重视,噪声影响及其治理问题是其中较为突出的问题.介绍了变电站主要噪声源变压器,输电线路和换流站噪声及其治理的国外

13、状况,主要对国内外降低变压器本体噪声及关心冷却装置噪声实行的技术措施,变压器有源消声法,在导线外表实行缠绕扰流线或直接使用低噪声导线以降低导线噪声的方法,换流站主要噪声源设备(换流变压器,平波电抗器,滤波器组等设备)降噪争论和措施作了阐述.关键词:噪声;变电站;变压器;换流站;输电线路;导线中图分类号:X83 文献标识码:A1 引言随着经济的持续快速进展和用电需求的日益增长,世界各国高度重视输变电工程的环境影响.在已运行的超高压沟通输电和高压直流输电工程中,噪声是较为突出的问题,噪声影响及其治理在 输变电工程的建设与运行中必需考虑.变电站(换流站)噪声和输电线路噪声是输变电工程主要的噪声源.变

14、电站(换流站)噪声治理主要分为无 源消声和有源消声两种方式,前者是利用吸声,隔声,减振等手段,让声波的能量耗散掉,或是阻隔噪声的传播;后者则利用一个可被掌握的次级声源产生次级声场,使之于噪声场的相位相反而抵消噪声场.输电线路噪声则包括风噪声和电晕噪声,其治理技术已较为完善,在兴旺国家已得到广泛应用.2 变压器噪声及其治理1,2变电站最大的噪声源是变压器.变压器的噪声由两局部组成:变压器本体噪声及关心冷却装置噪声.本体噪声包括铁心,绕组,油箱(包括磁屏蔽等)等产生的噪声;冷却装置噪声包括风扇和油泵噪声.2.1 变压器噪声的测量方法1在声学测量中,传统的方法是测量声压.但这种方法易受环境的影响必需

15、进展修正,甚至需要在特定声学环境(如消声室)中进展.而声强法则不同,运用高斯定理,从声源发出遇到障碍物后 返回到高斯面内的声音是不计入面积分结果的. 因此声强法可以有效地避开四周环境对噪声测量的影响.70 年月中后期,随着随机信号分析理论逐步深化,在 FFT 谱分析技术的根底上,声强及其频谱分析在理论和实践方面都得到了极大的发展,使声强测量方法日趋成熟.1991 年,美国的R.P.Kindi等人在美国中心电力争论所的资助下,通过一系列的试验争论,提出了一种称之为“声强测量法“的噪声测量法.采 用这种方法,变压器噪声的测量可以不必在专 门的测试室中进展,即使在背景噪声及声反射较 大的生产车间内也

16、同样能够进展测量工作.这种 测量方法的根本原理是:依据两个邻近放置的压 敏微音器之间中点处的声压梯度的变化,用有限 差分法近似求得该处声波质点的振动速度,瞬时 声压和它相对应的瞬时质点速度之积的时间平均值,便是该处的声强.将空间平均声强乘以相应的面积,便可求得变压器噪声的输出功率.声强法能够对真实负载条件下实际运行的变压器进展噪声测量.用户在验收变压器时便可对额定负载 下的噪声值进展验证,从而可避开用标准法在现 场测量的噪声值与出厂时测量值的不全都,使用 户能够区分出是正常的运行噪声还是非正常的故障噪声.2.2 变压器本体降噪技术1,32.2.1 铁心实行的技术措施各国的试验争论结果证明,变压

17、器本体噪声的大小直接取决于铁心所用硅钢片磁致伸缩的大小.变压器假设用磁致伸缩大的硅钢片叠积铁心,其噪声水平确定高.因此,争论与磁致伸缩有关085节能减排电网侧行动上海电力 2023 年第 6 期1994-2023ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved. :/ 的各种因素,从而实行有效的技术措施来掌握和减小硅钢片的磁致伸缩(一般用 表示),是降低变压器噪声最根本,最有效的方法.对铁心承受的技术措施有以下几方面:(1) 使用 磁致伸缩小的优质硅钢片,包括通过激光照耀等方法提高硅钢片结晶方位的完整度,使用玻璃质涂

18、层减小 值,提高硅钢片中的硅含量等.(2) 降低铁心的额定工作磁密度以减小值,但降低铁心额定工作磁密度会导致变压器体积和重量增加,经济性指标变差,且当额定工作磁密低于 1.4T 时,负载电流引起的噪声上升有时甚至会超过铁心磁致伸缩的振动噪声.(3) 改进铁心构造和设计,铁心的几何尺寸应避开谐振.(4) 承受先进的加工工艺及精度高和机械应变小的数控剪床来剪切硅钢片,并承受先进的叠 积和起立工艺.以避开在剪切硅钢片及叠积,起 立铁心的生产过程中各种外力对 特性的不良影响,尤其要防止弯曲应力使硅钢片的 变坏.(5) 改进铁心与油箱间的机械连接方式,使通过垫脚传递给油箱的振动减小,从而降低噪声. 国外

19、变压器生产厂商通过上述方法改进铁心 磁致伸缩,已取得了肯定成果.如日本研制开发 的一种特别的制造工艺,生产出了含硅量为 6.5%的硅钢片,并在 1989 年前后用这种硅钢片制造了多台高频变压器,在降低噪声方面取得了明显的效果;德国的TU 公司用磁密 1.42T 设计制造了一台 300MVA 的电力变压器,相距 5m 处的噪声为 50dB(A);德国的BBC 公司用磁密 1.2T 设计制造了一台 31.5MVA 的电力变压器,相距3m 处的噪声为 36dB(A);日本日立公司用计算机解析了绑带紧固力与铁心噪声的关系,从而使300MVA 级超低噪声变压器铁心的噪声降低到了 40dB(A)左右.2.

20、2.2 油箱及其构造件实行的技术措施铁心的磁致伸缩振动是通过铁心垫脚和绝缘 油传递给油箱以后,再以箱壁振动噪声的形式向四周放射.为了减小箱壁的振动幅度,必需设法 提高整个油箱的刚性.实践证明,这对降低变压 器油箱壁的振动噪声是格外有效的.虽然传递到箱壁的磁致伸缩振动中含有多种 频率成分,但阅历证明,对于变压器及带有气隙的铁心电抗器而言,只须考虑其中的基频及二,三, 四次高频成分就足够了.2.3 变压器冷却装置的降噪措施1,3对于强油风冷式变压器冷却装置,主要是降低冷却风扇和变压器油泵的噪声;对于强油自冷式变压器冷却装置,主要是降低自冷式散热器和变压器油泵的噪声.2.3.1 降低冷却风扇噪声的技

21、术措施冷却风扇运行时的噪声主要是由叶片四周产 生的气流旋涡引起的.试验说明,降低风扇转速, 改进叶片外形,提高叶片平衡度,增大直径和轮毂比,用纤维增加塑料(FRP)制作叶片等,可使冷却风扇的噪声明显降低.低噪声冷却风扇的研制成功,大大降低了强油风冷式冷却装置的运行噪声. 日本富士公司已经研制出 45dB(A)级的强油风冷式冷却装置,美国制造的 200kW 强油风冷式冷却装置的噪声为 57dB(A),100kW 为 47dB(A).2.3.2 降低自冷变压器散热器噪声的技术措施自冷式散热器的噪声,主要是变压器本体的振动分别通过输油管路和管路中绝缘油传递到散热器后引起的振动噪声.为了隔断通过输油管

22、路这条固体路径传递的 振动,最有效的方法是在本体油箱与散热器之间承受防振接头.为了隔断通过管路中绝缘油传递的振动,最有效的方法就是将散热器与变压器的本体油箱分开,承受单独安装散热器的方式.这 样,不仅隔断了通过输油管路中绝缘油传递的振动,同时把通过输油管路传递的振动也隔断了. 另外,在散热器上装设防振支架,也能够降低散热器的振动噪声.2.3.3 降低变压器油泵噪声的技术措施为了降低变压器油泵的噪声,可选用摩擦噪声小的周密级轴承,并适当地降低电动机的转速. 此外,把变压器油泵安装在变压器本体油箱和隔声壁之间,以防止变压器油泵的噪声向外界放射, 也能起到降低噪声的效果.2.4 隔音技术1,4目前普

23、遍承受的隔声措施主要有组装式隔声 壁,高效隔声板,以及组装式隔声壁与高效隔声板的混合应用等.目前,隔音消声技术在国内外工 程实践中得到了广泛应用.1852023 年第 6 期上海电力节能减排电网侧行动1994-2023ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved. :/ 2.4.1 组合式隔声壁为了隔绝变压器油箱噪声,可用隔声壁将变压器油箱侧壁遮挡,或用隔声壁将整个油箱遮挡起来,前者称为半封闭型(A 型),后者称为全封闭型.隔声板可用钢板(一层或两层)制成,也可用 混凝土板制成,或用两者混合制成.其构造型式 及隔

24、音效果如下表 1 所示.表 1 隔声壁的构造及其效果隔声壁名称隔声壁构成隔声量/dB(A)A 型组装式钢板隔声壁钢板+吸声材料 1015 B 型组装式钢板隔声壁钢板+吸声材料 1223B 型组装式混合隔声壁钢板+混凝土+吸声材料 1725 B 型组装式混凝土隔声壁混凝土+吸声材料 2040隔声壁名称隔声壁构成隔声量dB(A)A 型组装式钢板隔声壁钢板+吸声材料 10215B 型组装式钢板隔声壁钢板+吸声材料 12223B 型组装式混合隔声壁钢板+混凝土+吸声材料 17225B 型组装式混凝土隔声壁混凝土+吸声材料 20240 隔声壁虽有明显的隔声效果,但却使变压器安装时间延长,占地增大,所需费

25、用也增多.2.4.2 高效隔声板自 20 世纪 80 年月以来,美国,日本,德国和瑞士等国开头在大型变压器上承受一种高效隔声板.这种高效隔声板由复合钢板和框形附加重物 构成,通过薄弹簧钢片将它直接焊装在油箱加强 铁之间.试验争论说明,通过加强铁直接传播的振动是引起油箱噪声的主要缘由.隔声板薄弹簧钢片将复合钢板和框形附加重物连接到加强铁上.框形附加重物用于调整高效隔声板的振动特性,使高效隔声板的振幅明显低于加强铁的振幅, 而加强铁的振幅通常又比箱壁的振幅低得多因此,焊装在加强铁之间的高效隔声板,能够有效地屏蔽住由箱壁放射出来的振动噪声.这种高效隔声板与A 型组装式钢板隔声壁隔音效果根本一样,但占

26、地小得多,安装时间和费用也少得多.假设 在高效隔声板加装吸声材料,效果会更好.美国 在一台 20MVA 级的试制变压器上安装了这种高效隔声板以后,其噪声水平降低了大约 12dB (A);在另一台运行中的 650MVA 级的变压器上安装后,其噪声水平降低了大约 10dB(A).2.4.3 高效隔声板与B 型钢板隔声壁的混用目前国内外大型低噪声变压器几乎都承受高效隔声板与B 型钢板隔声壁的混合构造,再加上使用高效冷却器,不仅可使变压器的噪声明显降低,而且可使变压器的占地面积,安装工期和所需费用大幅度减小.以日本的日立公司为例,该公司对高效隔声板与各种隔声壁的混合应用进展了大量的试验争论工作,取得了

27、显著的效果.仅就300MVA 的 275kV 级大型低噪声电力变压器而言,争论结果说明,通过高效隔声板(带吸声材料),B 型钢板隔声壁及高效冷却器的混合应用, 能够使其合成噪声降低到 50dB(A)以下.2.4.4 隔音室把变压器装在隔音室里,这样可使噪声降低2030dB(A).但是隔音室的设计也有很多的 困难,最大难度是如何把变压器损耗的热能散出去;如何把室内的声音吸取掉,防止发生交混回 响;如何开门检查或检修.隔音室的构造有简单 的和简易的两种.前者,把整个变压器放在室内,并保证应有的带电距离,引出线可承受电缆直接连接或通过穿墙套管引出,冷却装置布置在外,此构造隔音效果较好,但造价较高.后

28、者,安装在变 压器上的套管及压力释放阀穿过盖板突出在外部,散热装置置于隔音室的外面,与变压器连接的油管穿过隔音墙,通常是和自冷,强油自冷,强油 风冷或低噪声冷却器组合起来.此构造能降低噪声 l015dB(A),造价廉价得多.目前,变压器降噪技术在我国工程实践中得 到了广泛应用,并通常是多种措施结合使用.如1998 年在惠州应用的一台 50000kVA/110kV风冷油浸式变压器,实行了如下的降噪措施:磁通密度从 1.63T 降低到 1.57T;铁心柱高由 268cm 降为 246cm;在铁心垫脚与箱底之间放置 25mm 厚的隔振胶垫;油箱的加强筋(H 型钢)由 5 条增加至 8 条;冷却装置承

29、受噪声为 60dB 的低速低噪音风扇;合理掌握铁心的夹紧力,铁心施 工中实施更加合理的制造工艺.该台变压器制造后实测噪声为 63.8dB,降噪效果格外明显,其后,用户将该台变压器装于通风良好的隔音室内, 室外噪声实测仅为 40.7dB5.2.5 变压器有源消声法(ATNC)6所谓有源消声法,就是在变压器四周(通常离 变压器 1m 以内)放置假设干个噪声发生器,使它们产生的噪声分别与变压器的基频噪声及二,三, 四次高频噪声相互抵消,从而使变压器的噪声受到抑制和衰减.其根本工作原理是,首先将变压285节能减排电网侧行动上海电力 2023 年第 6 期1994-2023 China Academic

30、 Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. :/ 器的噪声信号转换为电讯号,并将电信号调制放大以后用来鼓励噪声发生器,使各噪声发生器放射出来的噪声,其幅值分别与变压器噪声的基频及二,三,四次高频重量的幅值相等,而它们的相 位却相反,从而使变压器的噪声受到破坏性干扰, 使其声压和声功率明显降低.与传统的无源降噪方法相比,有源噪声掌握不仅理论上消声量可到达很高,而且体积小,便于设计和掌握,是在城市 变电站中具有宽阔的应用前景.1980 年美国的Angevine 公司首先研制成功了变压器噪声的有源消声法.1996 年起,有源消

31、声的商业应用条件渐渐成熟,美国电力部门已在10 台变压器上安装了有源消声系统.此套系统有三个硬件局部,它分别是调整器,传感器和电子掌握器.调整器利用压电陶瓷制成,在 100Hz 400Hz 之间有极高的灵敏度,降噪效果相当可观.美国西屋公司对 60Hz 电力变压器的试验结果说明.有源消声法对于 120Hz 基频噪声和240Hz,360Hz 的二,三次高频噪声而言,其衰减量分别为 20dB(A),15dB(A)和 13dB(A).德,英,日等其它一些国家用有源消声法来降低变压器的运行噪声,也都取得了明显的效果.3 输电线路噪声及其治理状况7,8随着输电线路不断地向大容量和超,特高压化进展,由输电

32、导线带来的风噪声和电晕噪声以及对环境的影响问题,越来越受到人们的关注,并逐步成为线路建设中必需解决的重要课题之一. 目前,随着特高压输电技术争论的日益深入,我国防导线噪声的争论已逐步开放,但实际应用状况较为缺乏.在我国输电线路飞速进展,特别是在 特高压输电线路的前期预备工作中,应对国外噪声防治的争论与实践加以借鉴.日本国土狭窄,线路经过人口稠密地区,线路引起的噪音问题比较突出,从 20 世纪 60 年月后 期建设超高压线路开头,日本即对输电导线风噪 声和电晕噪声的机理及其防治对策进展不断的争论,在输电线路噪音机理与防治方法争论方面积 累了丰富的阅历,其阅历可供借鉴.日本降低导线风噪声和电晕噪声

33、水平的方法主要是在导线外表实行缠绕扰流线或直接使用低噪音导线.3.1 导线外表实行缠绕扰流线的风噪声防治措施导线风噪声一般是指自然风作用在导线上所产生的人耳所难以忍受的声音.风噪声的振动频率大致为 50250Hz,属于声音的低频范围.导线风噪声具有较强的穿透力,随着空间距离的增大衰减较慢,因此能传播到较远的地方,一般可达1km.风噪声的发生气理是:固体在流体中发生振动时会引起四周流体的压力变动,因而产生声波并向四周传播.但是,有时固体在流体中即使不发生振 动也会产生声音,这种由传播声波的介质自身的运动所产生的声音叫作压力噪声.在架空输电线路 中,风吹过导线后所引起的噪声就是其中一例,通 常把这

34、种噪声称为导线风噪声(AeolianNoise).(1) 导线上缠绕扰流线降低风噪声的机理导线风噪声是随着气流从导线四周剥离引起 压力变动而产生的,因此设法转变导线断面外形或者增加导线外表的粗糙度,使气流处于乱流剥离状态,就有可能降低导线风噪声.具体方法是开发用铝线或铝包钢线制成的扰流线(Spiral Rod),如图 1 所示.图 1 风噪声扰流线简图大量的试验和现场实测证明,用这种扰流线缠绕在导线四周,可以有效地降低导线风噪声.但其 副作用是,在导线上缠绕扰流线 后,导线的电晕噪声和无线电干扰水平均略有增加.因此,扰流线的 外径和节距等技术参数,对降低导线风噪声以及掌握电晕噪声和无线电干扰水

35、平的效果至关重要.经过在低噪声风 洞等试验室的反复试验以及在线路现场的实测, 得到了不同导线和地线所需要的扰流线的外径和节距等构造参数的优化结果如表 2 所示.表 2 导线风噪声扰流线的规格工程规格/mm2 导线外径/mm 扰流线外径/mm 扰流线节距/mm 导线41028.56.025081038.47.0400152052.88.0400地线AC15016.02.3120 AC26021.02.6120比较有代表性的 500kV 输电线路承受导线ACSR4104 实行缠绕扰流线措施后,处于风噪声的主要频率带的噪声水平降低了 10dB 以上, 如图 2 所示.(2) 扰流线在超高压输电线路导

36、线上缠绕扰流线主要有3852023 年第 6 期上海电力节能减排电网侧行动1994-2023ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved. :/ 图 2 缠绕扰流线措施前后的风噪声功率谱图 3 导线风噪声扰流线缠绕方式3 种不同的方式(参见图 3):(1)对角 2 条缠绕方式;(2)对角密着 4 条缠绕方式;(3)密着 2 条缠绕方式.经试验和现场实测证明,3 种缠绕方式对降低导线风噪声均有效,而其中对角密着 4 条缠绕和密着 2 条缠绕方式不仅能降低导线风噪声, 而且对降低导线电晕噪声也有很好的效果.为了有效地

37、降低导线风噪声,在需要实行缠绕扰流线措施的场合,从悬垂线夹出口处开头,在导线的全档长度上都要安装.在装有防振锤的场合,可从防振锤线夹出口处开头安装.扰流线的 螺旋方向分为右旋和左旋两种方向.在分裂导线的场合,相邻的次档距上应安装不同旋向的扰流线,相邻的子导线上也应安装不同旋向的扰流线, 以增加降低导线风噪声的效果.导线风噪声所缠绕的扰流线的单根长度,用于导线和地线时有所不同,分别为 2.5m 和 1.5m.3.2 低噪声导线的开发应用随着输电线路导线分裂数的不断增加,实行缠绕扰流线措施降低风噪声的场合越来越多.从设计方面,不仅要考虑缠绕扰流线以后引起导线自重的增加,风压荷载的增加,而且要考虑导

38、线电晕噪声和无线电干扰水平的增加.从施工方面,要考虑导线分裂数增加以后缠绕扰流线作业人工安装费用的增加.综合考虑了以上各个方面,经过反复试验争论,日本在 20 世纪 80 年月开发出了低噪声导线,并从 1987 年开头在 500kV 输电线路中实际使用.低噪声导线是一种兼顾防风噪声和电晕噪声的特种导线.低噪声导线是在导线制造过程中,直接在其外层绞制上假设干股类似扰流线的异型线股.这种异型线股的高度要比扰流线的直径小,而且具有肯定的开角,使型低噪声导线不会增加导线的电晕噪声和无线电干扰水平,而且与缠绕扰流线措施具有同等的防风噪声效果.为了降低导线的电晕噪声和无线电干扰水平,有的低噪声导线外层全部

39、再用梯型截面的线股绞制,其中局部线股的高度较高,在导线外表形成肯定的突起.图 4 为不同规格低噪声导线的构造简图,由图 4 可见大截面导线的突起局部开角比一般导线的突起部开角小.图 4 不同规格低噪声导线的构造简图日本在 20 世纪 90 年月建设了特高压 1000kV 输电线路,线路分南北和东西 2 个方向先后建设.在建设南北线路一消群马干线(111 km)和群马山梨干线(138km)时,导线大多承受一般钢心铝绞线ACSR810,导线外表电位梯度较高,为 1415kV/cm.为了兼顾防风噪声和电晕噪声,承受了在导线上对角缠绕 4 根扰流线的方法.与 500kV 相比,子导线数增加 1 倍,由

40、于人工作业量大,施工安全和本钱均存在不少问题. 为此,以后在建设东西线路一枥木干线(240 km)时,特地开发了特高压 1000kV 输电线路用低噪声导线LN2ACSR960,并在该线路上局部承受,成为世界上首次在特高压 1000kV 输电线路485节能减排电网侧行动上海电力 2023 年第 6 期1994-2023ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved. :/ 上使用低噪声导线的实例.这种低噪声导线的铝截面为 960mm2,比特高压 1000kV 输电线路用一般钢心铝绞线AC2SR810 的铝截面要大,外

41、径增加约 5%,导线外表电位梯度有所下降.而且导线外层全部承受梯型截面的线股绞制,其中 4 根线股的高度在导线外表形成肯定的突起,兼顾考虑了降低风噪声和电晕噪声的作用.另外, LN2ACSR960 低噪声导线的外表还经过了人工老化处理,增加了导线外表的粗糙度.试验说明,导线这种外表粗糙度的增加对降低风噪声和电晕噪声均有效.LN2ACSR960 开发初期,曾在电力中心争论院进展了风洞试验,电晕和无线电干扰 等试验,并在赤城特高压试验线路进展了风噪声 和电晕噪声的长期现场试验,验证了这种低噪声 导线具有良好的防风噪声和电晕噪声等特性.4 直流换流站及输电线路噪音及其治理4.1 换流站主要噪声源及噪

42、音分析(1) 换流变压器换流变压器噪声包括电磁噪声,冷却风扇噪声和变压器振动引起的构造噪声,形成的机理和特征为:变压器因铁心在磁通作用下产生磁致伸缩振动所引起“嗡嗡“声为电磁噪声.功率越大, 电磁噪声越高.电磁噪声由变压器向外辐射,特 别是产生共振时,辐射噪声更强.变压器电磁噪 声的基频为供电频率的 2 倍,且有高次谐波的噪声成分.体积较大的变压器,其谐波频率较低,而体积较小的变压器,其谐波频率较高.变压器冷 却风扇主要由空气动力性噪声,机壳,管壁,电动机轴承等辐射的机械性噪声和风机振动带动变压器壳体振动辐射的固体声.因变压器风扇转速较 高,辐射的噪声主要集中在中高频.变压器的振动通过根底地面

43、对邻近的建筑构造传递,引起它们振动而产生的噪声为“二次噪声“.(2) 平波电抗器平波电抗器分为油浸式和干式,位于阀厅外直流场中,噪声能量分布在很宽的频率范围内,在低频段 100,200,300,400Hz 的中心频率上消灭峰值,在中高频段上趋于平缓.平抗前噪声总声 级为 8590dB.平波电抗器的噪声其发声机理,声级强度,频率范围均与换流变压器一样. (3)滤波器组换流站装有大容量的滤波,并联电容器装置,台数多,单台容量大和高次谐波电流流入电容器等缘由,使得电容器噪声成为换流站中噪声来源的主要因素之一.换流站通常设有沟通和直流滤波器组,且一般分布在站区角上,露天开阔布置. 布置紧挨换流站围墙,

44、其噪声对换流站外构成干扰.滤波器组噪声能量分布在很宽的频率范围 内,在低频段的 50,100,125,200,300Hz 的中心频率上消灭峰值,在中高频段上趋于平缓.滤波 器组围栏处噪声总声级为 63.665.6dB.滤波器组中的电抗器和电容器产生的噪声主 要是电磁噪声,只是在声级强度上低于换流变压器和平抗的噪声.(4)其他设备阀外冷设备的风冷机组或冷却塔也是产生换流站噪声的设备.4.2 换流站降噪争论与措施国外对换流站噪声治理的争论起步比较早,争论也比较深入,对换流站主要噪声源的噪声治 理也有成功案例.如瑞典的ABB 公司和德国SI2 EMENS 公司等设备生厂商对换流站设备降噪有较深争论,

45、并在世界上直流工程中换流站有应用, 在换流站的设计上对主要噪声源设备的安装实行如下措施:一是将其整个设备隔离起来,以降低其辐射噪声;二是将设备四周的围墙承受吸声设施, 以降低其噪声水平.承受降噪的方法是依据当地 的环境噪声标准要求及经费多少来设计的,由于 不同的降噪措施,造价是不同的,所以在不同的环境噪声标准要求下,承受不同的吸声,隔噪措施. (1)换流变压器换流变压器承受整体封装的“boxin“技术,它可将换流变压器的噪声水平降低 1520dB. (2)平波电抗器(smoothingreactors)对于干式平波电抗器,可承受顶部与底部封装分别加装屏蔽层的方式降噪.屏蔽后降噪效果可达 152

46、0dB.(3)滤波器组(AC&DCfiltercapacitors)对于滤波器组电容器,设计时在电容器组架中加装降噪设备,且可通过分段设计降低电容器组架高度从而减小噪声水平.争论说明承受降噪措施后的电容器可减小 1020dB 的噪声水平. (4)滤波器电抗器(ACfilterreactors)滤波器电抗器,可在电抗器外部加装隔音罩桶,来吸取电抗器产生的噪声辐射.承受此技术5852023 年第 6 期上海电力节能减排电网侧行动1994-2023ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved. :/ 噪声水平可降低 2

47、0dB.(5)阀冷设备等其他设备(valvecooling/air conditioning)承受低噪音风扇,假设需要可加装消音器(damper).上述降噪方法已在西兰南北岛(NewZeal2 andLink)等多个直流工程中得到应用.近年来, 我国三常直流工程的政平换流站,三广直流工程的江陵换流站,三沪直流工程的华换流站以及贵广一回的肇庆换流站也都依据上述原理,进展了噪声专项治理,并取得了良好效果.5 结语(1) 变电站内最大的噪声源变压器,目前主要承受变压器本体降噪技术,变压器冷却装置降噪技术,隔音技术,变压器有源消声法(ATNC)等方法和技术对变压器进展降噪.(2) 在输电线路噪声治理方面,主要是实行在导线外表实行缠绕扰流线或直接使用低噪音导线的方法来降低输电线路导线风噪声和电晕噪声水平.(3) 直流换流站设备的噪声源来源于换流变