1000kv高压并联电抗器抗噪声控制研究

1000kv高压并联电抗器抗噪声控制研究

0变电站噪声治理在今天的“以人为本、和谐社会”建设中，环境问题越来越受到重视。输变电工程的环境影响主要包括电场效应、磁场效应、无线电干扰和可听噪声等,其中可听噪声是一种人们听觉直接感受到的现象,因此自然成为输变电工程环境影响控制的重点之一。1000kV交流特高压工程由于运行电压更高、设备容量更大,由电晕及设备振动引起的可听噪声问题更突出。同时,根据国家环保总局“关于晋东南~南阳~荆门百万伏级交流输变电工程环境影响报告书的批复(环审132号)”的要求,变电站边界应符合《工业企业厂界噪声标准》II类要求,即昼间不超过60dB,夜间不超过50dB。国家电网公司提出将晋东南—南阳—荆门1000kV特高压交流试验示范工程建设成为“安全可靠、先进适用、经济合理、环境友好、国际一流”的优质精品工程,为实现这一目的,特高压变电站设计对可听噪声问题进行充分研究,并采取相应有效、多样的治理措施。高压并联电抗器是变电站内主要的设备噪声源,尤其是晋东南变电站高抗由于单台容量最大大、噪声水平高,且布置在靠近围墙侧,因此高抗噪声的控制成为影响变电站噪声治理效果的关键因素。高抗噪声的控制首先是在技术经济合理的前提下尽可能降低高抗本体的噪声,但设备本体的降噪措施随着降噪效果的增加其制造成本急剧上升,一般最多只能降低15dB(A),但设备制造成本会增加约30%,因此同时还应采取其他辅助降噪措施,如:①器身与油箱间放置弹性垫减震;②采用低噪声散热器;③设置高抗隔声罩。其中,高抗隔声罩可有效降低高抗噪声对环境的影响。本文以晋东南1000kV变电站内北京绿创公司生产的高抗隔声罩为依托,深入分析了1000kV高抗的噪声水平及频谱特性,并研究了高抗隔声罩应用的关键问题,其研究成果不仅适用于后续的特高压工程建设,对其他电压等级的变电工程同样具有参考意义。110抗噪性能分析高抗的噪声主要由以下两个原因产生:(1)并联电抗器铁心磁滞伸缩导致铁心振动;(2)主磁路间隙材料在麦克斯韦尔力作用下伸缩而引起的铁饼振动。其中,铁饼振动是引起并联电抗器振动与噪声的主要因素。由于1000kV高抗单台容量大,且布置在靠近围墙侧,噪声控制问题尤为重要。根据现行标准的噪声测量及声功率级计算方法,对晋东南变电站1000kV高抗(单台容量320Mvar)的噪声水平进行了现场噪声测试,测量结果见表1。表中的数据为距离电抗器测试基准发声面一定距离、一定高度的轮廓线上各测点声能量的平均值。从表中可见,1000kV高抗噪声水平较500kV设备高很多。而从高抗四周轮廓线上各测点的测试数据可看出,电抗器测量轮廓线上的测试结果离散性较大,最大测试值为85dB(A),最小值为64.1dB(A)。图1显示了电抗器测试轮廓线各测点上的测试值变化情况。同时,从高抗噪声的1/3倍频程的测试频谱可看出,高抗噪声呈明显的中、低频特性,在100Hz频率上有突出的峰值。图2为测点声级为79.3dB(A)的1/3倍频程噪声频谱。从以上分析可以看出,1000kV高抗噪声具有以下显著特点:(1)噪声水平高;(2)在高抗四周轮廓线上,噪声离散性较大;(3)呈明显的中、低频特性。2抗视听噪声性能2.1环境噪声指标m处根据高抗噪声测算结果,同时考虑到电抗器加装隔声罩后,罩内形成混响声场,声级会有所提高以及测试时轮廓线在散热器一侧远离电抗器本体会造成噪声平均声级存在一定偏差等因素,高抗噪声源在距基准面2m处的平均A声级按80dB(A)考虑。国家环保总局在“关于晋东南~南阳~荆门百万伏级交流输变电工程环境影响报告书的批复(环审132号)”中指出:“……确保该范围(指变电站、开关站)边界符合《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-90)II类要求,同时确保周围居民区符合《城市区域环境噪声标准》(GB3096-93)相应功能的要求”。《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-90)规定II类要求为:昼间不超过60dB,夜间不超过50dB。根据晋东南站噪声计算结果,为使变电站厂界噪声满足II类要求,隔声罩的整体降噪量应不小于20dB(A)。2.2隔声单装材料的选择、吸声系数的确定隔声罩的声学结构主要考虑罩壁结构要有足够的隔声量,才能阻碍声源(设备噪声)不致向外传播,从而使噪声降低到允许的声级以下。隔声罩的降噪原理及计算公式为:从上式可知,隔声罩的实际隔声量不仅与罩壁材料的隔声量大小有关,而且还与隔声罩内表面吸声材料的选择及吸声系数的频率特性有关。罩壁的隔声量越大,吸声材料的吸声量越多,隔声罩降噪效果越好。通过对高抗噪声频谱的分析,高抗隔声罩声学结构的设计应主要针对噪声的中、低频特性。因此,根据计算结果,隔声罩的壁板材料选用8.0mm厚的镀锌钢板,内衬150mm厚、容重48kg/m3的超细玻璃棉吸声材料,其结构如图3所示。根据隔声板结构的试验室测试结果,其计权隔声量为40dB,在100Hz频率上有大于20dB的隔声量,满足高抗隔声罩降噪量的要求。3隔声源结构3.1外部巡检、方案协调隔声罩的主体结构,除应保证足够的强度要求外,还需综合考虑安装拆卸方便、便于日常巡检、外形协调美观等因素。高抗隔声罩的主体结构采用自承重的结构,即利用隔声墙板自身结构的强度,用螺栓链接固定来完成隔声罩主体隔声围护的结构,如图4所示。这一结构的优点在于隔声罩主体框架与隔声吸声墙板合二为一,节省安装和拆卸时间。3.2隔声地位的开孔隔声壁板为拼装结构,板间难免存在缝隙;同时高抗本体与散热器间的油管等管路需穿过隔声罩,隔声罩的壁板及顶部存在一定数量的开孔。当隔声罩上留有孔、缝时,隔声性能会显著下降,因此对隔声罩上的孔、缝的隔声处理是实现隔声罩降噪目标的关键。在隔声罩的孔缝处,全部采用橡塑胶条密封处理,以实现防水、防尘、防噪声泄漏的功能。图5显示了对隔声罩开孔的处理方法。3.3隔声罩的维护隔声罩除满足基本的降噪要求外,还充分考虑了消防、运行及检修方便,主要包括以下措施:(1)隔声罩内留有足够的巡检空间。为不影响设备的运行维护及检修,隔声罩内壁距高抗本体四周留有足够的巡检空间。(2)设置维护门及检修孔。在隔声罩两侧各设一个单开式隔声门;在隔声罩顶部设置检修孔,检修孔盖板加设开启提手,可方便实现对轻瓦斯继电器取气盒等装置的检查。(3)设置通风散热装置。为限制隔声罩内的温度,便于高抗散热及运行人员入内巡检,隔声罩加装通风散热装置。通风系统设计为低进高排,采用自然进风、机械排风的方式。在进出风口均安装消声器和消声弯头,以解决进出风口泄漏噪声的问题。(4)保证足够的照明。在隔声罩顶部4个方向装设防爆灯,保证隔声罩内部有足够的照度。(5)采用模块化结构,便于安装和拆卸。4声室正面外墙声屏障噪声分级隔声室安装完毕后,在高抗带电正常运行时,现场在离隔声室正面外墙声屏障1m、高度1.2m处测量高抗本体噪声声压级。测量结果表明,1000kV高抗隔音罩有大于20dB的隔声量,满足高抗隔声罩降噪量的要求。5隔声罩基础材料(1)1000kV电抗器的噪声水平高、呈明显的中、低频特性,在四周轮廓线上离散性较大。(2)为使变电站厂界噪声满足II类要求,隔声罩的