换流变压器移动式BOX-IN设计

高 湛，李 华

（中南电力设计院，武汉市，430071）

0 引言

换流变压器BOX-IN设计是借助换流变压器防火墙对换流变压器本体进行封闭式隔声处理的一种变压器噪声治理的新技术。与声屏障相比，BOX-IN可以更加有效降低换流变压器噪声对周围环境的影响。

目前国内已建和在建的换流变压器BOX-IN发展经历了3个阶段：第1阶段为相对固定式BOX-IN，如华新换流站换流变BOX-IN；第2阶段为可拆卸式BOX-IN，如高岭背靠背换流站换流变BOX-IN；第3阶段为可移动式BOX-IN，如奉贤换流站换流变BOX-IN。相对固定式和可拆卸式BOX-IN相比于可移动式BOX-IN，其拆卸和安装工程量大，所需时间较长，一定程度上影响了换流变压器的检修。

1 移动式BOX-IN

1.1 移动式BOX-IN结构型式

移动式BOX-IN是采用移动式和带有通风散热消声器的隔音室把换流变压器本体封闭起来，把冷却风扇放在隔音室外面，即部分BOX-IN钢结构是固定在换流变压器上，随换流变设备可以一起移动。移动式BOX-IN设计效果如图1所示。

移动式BOX-IN由4部分组成，具体细分为顶部固定、顶部移动、前端固定、前端移动。顶部固定部分的隔声围护结构与换流变压器两侧防火墙连接，前端固定部分与换流变压器基础连接，在更换换流变压器时这2部分不用拆除；移动部分的隔声围护结构是固定在换流变压器本体上，在更换换流变压器时此部分与换流变压器一同移出。特别注意一点，换流变压器本体顶面和BOX-IN屋面声屏障之间高度宜为1.5 m，以方便运行人员爬上换流变压器进行检修和维护。

固定部分隔声围护结构由型钢三角支架、型钢立柱、吸声隔声板和隔声门组成。型钢三角支架与换流变压器两侧防火墙上的预埋件连接，用于安装顶部固定部分吸隔声板。型钢立柱采用化学螺栓与换流变压器基础固定，用于安装前端固定部分吸隔声板和隔声门。

移动部分隔声围护结构由支撑钢架、减振器、吸隔声板组成。支撑钢架在现场与换流变压器本体的预留固定件用螺栓连接。由于移动部分吸隔声板通过钢架与换流变本体连接在一起，当换流变运行起来后其自身振动会通过支撑钢架向外传递，从而引起吸隔声振动向外辐射噪声，导致BOX-IN整体降噪效果下降。为防止出现这种固体传声现象，在吸隔声板与支撑钢架之间设置隔振器，以切断吸隔声板与换流变本体之间声桥，从而保证降噪设备的降噪功效。

BOX-IN内部吸声体在现场采用热镀锌膨胀螺栓固定在换流变压器两侧防火墙及阀厅防火墙上。

移动式BOX-IN结构如图2所示。

1.2 移动式BOX-IN防水处理

顶部吸隔声板的防水处理方法有2种。板与板拼接处、安装螺栓处等直接利用耐候密封胶进行防水处理；两侧固定部分与防火墙的交接处采用泛水板进行防水处理，具体做法见图3。

1.3 换流变BOX-IN通风散热及温度控制

1.3.1 换流变BOX-IN通风散热控制

目前已建和在建换流变压器BOX-IN通风散热有2种控制系统：设置机械通风系统，如高岭背靠背换流站；未设置机械通风系统，如奉贤换流站。根据BOX-IN实际运行情况及相关规范要求，换流变压器BOX-IN宜设置机械通风系统，主要理由如下：（1）根据已投入运行的换流变BOX-IN，夏季其内环境温度较长时间在50℃左右，这个温度对于运行维护、巡视都比较高，应将其控制不超过45℃较为合适；（2）换流变压器是带油设备，机械通风可改善内部空气状况，为维护、巡视人员提供新风，改善其工作环境；（3）从理论上来说，换流变压器有发生火灾的可能，应通过所设置的消防系统进行灭火，灭火后应该开启机械通风系统快速排除BOX-IN内烟气。

换流变在运行过程中必然存在损耗，换流变的损耗包括空载损耗和负载损耗，两者之和即为换流变的余热量。换流变的余热主要是通过换流变的冷却器把热能排出，但仍有一部分热量会通过换流变本身的壳体散发。采用BOX-IN隔声结构时，换流变本体置于密闭的隔声室内，壳体所散发的热量需要及时排至BOX-IN外面。换流变压器BOX-IN通风计算的重要参数是换流变的空载损耗和负载损耗，其通风量可按式（1）进行计算，

式中：L为通风量，m3/h；Q为换流变本体散热量，W；c为空气比热容，取c=1.01 kJ/（kg·℃）；ρav为进排风平均密度，kg/m3；Δt为进排风温度差，℃。Δt=tex-tin，不应超过15 ℃；tex、tin为进、排风温度，tin可取当地通风室外计算温度，tex宜不大于45℃。

以±800 kV穗东换流站换流变压器为例，换流变压器单台容量240 MVA，损耗最大值为700 kW，本体余热量按70 kW考虑，其他余热量由换流变散热器带走。广州室外通风计算温度为31℃，BOX-IN内设计温度为45℃，忽略BOX-IN由内到外的传热。由式（1）可以得出，通风量为15370 m3/h，即配置2台风量不小于7687 m3/h的轴流风机一般可满足换流变压器BOX-IN的通风散热要求。

1.3.2 换流变BOX-IN温度控制

换流变BOX-IN温度控制方案：每台轴流风机可设有远程/就地切换开关，远程和就地均能实现手动启停控制，远程通过监控系统空接点控制，就地通过端子箱按钮控制。

每台换流变BOX-IN的2台轴流风机设有自动/手动切换按钮，能够实现自动控制和手动控制切换，自动控制采用PLC，由BOX-IN内的温度探头根据BOX-IN内温度单独控制风机启停，BOX-IN内温度达到40℃启动第1台风机，BOX-IN内温度达到45℃启动第2台风机，BOX-IN内温度降到40℃停止1台风机，BOX-IN内温度降到35℃停止另1台风机。

预留与火灾报警系统接口（能接收火灾报警系统发出的空接点信号），在发生火灾时自动断开风机电源，防止火灾蔓延。

2 换流变压器BOX-IN降噪效果

通过对华新换流站的BOX-IN内、外噪声进行现场噪声测试，得到了换流变压器BOX-IN的降噪效果。

测点1在BOX-IN内，距BOX-IN前端声屏障板1 m；测点2在BOX-IN的外部，距防火墙端部距离为1 m；测点3、测点4和测点5在BOX-IN的外部，分别离冷却风扇表面为3.7，10.7，22.7 m。

图4分别是测点1和测点2的噪声频谱图。

测点1的声压级为84.7 dB（A），测点2的声压级为69.9 dB（A），2者相差14.8 dB（A）。测点1的频谱显示出的最大噪声频率为400 Hz，其次为500 Hz，但这些频率特征在测点2的频谱中都没有明显地显示出来。测点1和测点2的主要频率处的噪声比较如表1所示。

测点1体现出的是换流变的噪声频谱特征，而测点2体现出的基本是风扇的中频噪声频谱特征。

表1 测点1和测点2的主要频率处的噪声比较Tab.1 Comparison of the sound pressure levels at mainfrequency of No.1 and No.2 testing

测点3、测点4、测点5的噪声比较如表2所示。这3个测点的频谱特征与测点2基本一样，体现出的都是风扇的频谱特征。测点1和测点2的测试结果还说明换流变本体噪声远大于冷却风扇的噪声。

表2 测点3、测点4、测点5的噪声测量值Tab.2 The measured sound pressure levels of No.3, No.4 andNo.5 testing points

3 结语

在借鉴华新换流站和高岭换流站换流变BOX-IN优点基础上，重点介绍了换流变移动式BOX-IN的结构型式、通风散热、温度控制、降噪效果。换流变压器BOX-IN整体降噪量达到20 dB（A）左右（扣除换流变压器冷却风扇的噪声），尤其能有效改善400 Hz等低频噪声对站区周围及站内环境的影响。

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