750 kV变电站噪声预测及防治

肖冰，徐迪

(国核电力规划设计研究院，北京市， 100095)

0 引言

随着设备电压等级的提高、设备额定电流的增大，受设备制造水平的限制，1 000、750 kV交流设备产生的噪声比500 kV交流设备的更难控制;由于设备更高、更大，其噪声传播的范围更远，因此可能产生噪声扰民问题。本文结合已建特高压交流试验基地工程和多个已建成的1 000、750 kV特高压工程噪声的相关成果，采用噪声预测软件SoundPLAN对国内某750 kV变电站工程环境噪声进行预测分析，并提出合理而可行的噪声治理措施。

1 750kV变电站噪声源分析

750kV变电站主要噪声源有:750 kV主变压器、750 kV高压并联电抗器、中性点小电抗、66 kV并联电抗器、66 kV串联电抗器、66 kV并联电容器组等设备产生的噪声，导线、金具因电晕产生的噪声以及导线本体噪声。

1.1 主变压器噪声源

主变压器是变电站噪声最大的单体设备之一，其噪声根源于变压器器身的振动，而变压器器身的振动是由变压器本体(铁心、绕组)的振动及冷却装置的振动引起的［1-2］。目前，750 kV主变压器噪声功率级可以达到99 dB(A)以下(声压级噪声为75 dB)。

1.2 高压并联电抗器噪声源

750kV高压并联电抗器是变电站噪声最大的设备之一，其噪声来源于600～1 200 Hz的谐波经过线圈和线圈磁场的电流相互作用引起线圈振动，这是电抗器产生噪声的主要原因。目前，750 kV高抗噪声功率级为99 dB(A)(声压级噪声为75 dB)。

1.3 导线噪声源

750kV交流配电装置导线噪声是由2部分组成的:(1)整数倍的纯声(哼声和嗡嗡声)和宽频带噪声(破裂声、吱吱声或嘶嘶声)［3］;(2)导线跳线绝缘子均压环及跳线金具的电晕放电噪声。导线噪声计算公式为

式中:SLA为噪声A计权声级;Ri为测点至被测i相导线的距离;Z为相数;PWLi为i相导线的声功率级。PWLi可按下式计算

式中:E为导线的表面梯度;deq=0.58n0.48d，n为导线分裂数，d为次导线直径。

变电站内，750 kV导线采用分裂导线2× JLHN58K－1600，线路导线采用6×LGJ－400和6× LGJ－500。计算得到的导线本体噪声数据见表1。

表1 分裂导线表面噪声声功率级Tab.1Sound power levels of surface noise of bundle conductors

1.4 金具噪声源

变电站金具的噪声主要是由金具表面的电晕放电引起的。由于金具的结构设计、制造和表面场强的控制没有统一的标准，造成部分均压环和连接金具处表面场强略高，当金具表面电场强度达到气体电离的临界值时，会产生电晕。电场强度更高时，用肉眼即可观察到金具表面电晕发光、放电现象，即可见电晕。电晕产生时伴随着咝咝的声音，这就是电晕噪声。防止电晕噪声产生就是要降低金具表面的电位梯度，使之低于临界值。

1.5 电容器组和电抗器组噪声源

66kV无功补偿装置中电容器组和电抗器组也是750 kV变电站中的主要噪声源。电容器组的噪声主要来源于其串联电抗器，对于66 kV干式空心串联电抗器，其线圈振动产生的噪音是电抗器的主要噪音。66 kV油浸式并联电抗器同750 kV并联电抗器相似。目前，66 kV油浸式并联电抗器噪声功率级为92 dB(A)(声压级噪声为68 dB)，66 kV串联电抗器噪声功率级为60 dB(A)(声压级噪声为36 dB)。

2 750kV变电站噪声治理措施

2.1 声源噪声控制措施

控制噪声源是降低噪声的最根本、最有效的方法，通过研制和选择低噪声的设备，改进机械设备的构造，提高加工工艺和加工精度，使噪声源的噪声功率降低。

2.1.1 站内主要设备噪声控制措施

对于750 kV主变压器、高压并联电抗器、66 kV电容器组和电抗器组等这些噪声大的设备，需要密切配合设备生产厂家，督促其改进工艺，降低设备噪声。通过采取一系列改进措施，超高压、特高压大型变压器的噪声已比原来降低了10～20 dB(A)。由于750 kV设备的噪声水平受设备设计、制造、造价、运输难度等诸多客观因素的限制，从控制工程造价和提高设计效率等几方面综合考虑，要求设备制造厂在目前的基础上大幅度降低设备的噪声水平存在一定的难度，还需要探索新的工艺技术。

2.1.2 导线和金具噪声控制措施

(1)降低导线本体噪声，可通过增加子导线的直径、增大导线的分裂数量及增加间隔棒数目来实现［4-6］。

(2)采用均压环。750 kV配电装置设备的噪声主要产生在接线端子处，屏蔽接线端子是降低其噪声水平的有效措施，可采用适当加大均压屏蔽环的管径和环的直径甚至采用多均压屏蔽环措施，并提高均压屏蔽环表面加工光洁度。

(3)改进的绝缘子串防电晕措施。750 kV进出线部分，六变二线夹由JT型结构改为JR型，把线夹放在进出线耐张绝缘子串内部，六变二线夹的6个端子分别与耐张线夹引流板连接，过渡处利用镀锡的软铜线连接，安装方便，跳线振动时不影响电气接触面，并适当增加耐张串屏蔽环的屏蔽范围，保证六变二线夹完全被屏蔽，可避免其电晕放电。考虑耐张串是终端部分，加大均压环管径可增加屏蔽范围和效果［7］。

(4)改进的软母线和引线防电晕措施。软母线和引线电晕噪声主要来自间隔棒固定螺栓尖端和导线上的毛刺，间隔棒选用防电晕型，固定螺栓为暗埋式。选择扩径导线，并在下料、压接、安装过程防止产生变形和毛刺。

(5)金具制造环节。金具制造厂家要严格按照Q/GDW 551—2010《变电站控制电晕噪声技术导则(导体金具类)》和设计要求进行加工生产，金具表面最高场强不能超过1 500 V/mm［8］。优化金具结构型式，可采用外侧铰链式、内侧螺栓的扣接式连接方式，螺栓采用暗埋式安装方式。为了保证金具防电晕性能，金具在出厂时要进行严格的包装防护，避免产品在装运过程中磕碰、摩擦、挤压变形等。

(6)施工安装环节。施工过程中，为防止造成导线、金具、均压屏蔽环等自身防电晕性能降低。施工过程要严格按照相关规程、规定进行。

2.2 控制传播途径

目前大幅度降低设备的噪声水平存在一定的难度，因此750 kV变电站工程通过控制噪声传播途径，即采取隔声、吸声、消声、阻尼减振等措施，增加噪声在传播途径中的能量损失，对噪声污染的控制是最有效的。

在变压器本体以外采取有效的隔声、吸声措施［10］来控制主变压器噪声的传播。目前，国内外对主变压器噪声传播途径的控制有以下措施:

(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蔽，或用隔声壁将整个油箱遮蔽起来，前者称为半封闭型(A型)，后者称为全封闭型(B型)。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，所需费用也增多。

(2)高效隔声板。高效隔声板由复合钢板和框形附加重物构成，通过薄弹簧钢片将其直接焊装在油箱加强铁之间。其隔音效果与A型组装式钢板隔声壁基本相同，但占地、安装时间和费用都小得多。若在高效隔声板上加装吸声材料，效果会更好。

(3)同时采用高效隔声板与B型钢板隔声壁。目前，国内外大型低噪声变压器几乎都采用高效隔声板与B型钢板隔声壁的混合结构，再加上使用高效冷却器，降低变压器的噪声同时减小变压器的占地面积、安装工期和费用。

(4)隔音室(BOX-IN)。把变压器装在隔音室里，可使噪声降低20～30 dB(A)，隔音室的设计难点是变压器如何散热、如何吸收室内噪音、如何防止发生交混回响以及如何进行开门检查或检修。

2.3 站址选择及优化总平面布置

在站址的选择上，750 kV变电站应建在远离噪声敏感点的地方。对总平面布置进行优化，将主变压器布置在站区的中间位置，远离围墙;将高抗尽量远离站前区布置;在主要噪声源的传播路径间优化各建筑物的布置，将站用电室、消防设备间等布置在噪声源的传播路径上，以此来阻碍声波向噪声敏感地区的传播。

2.4 站前区及人员活动场所的噪声控制措施

对于站前区的噪声，应从建筑设计和布局上考虑减少噪声的方案。生活房间应布置在远离配电装置区域;在噪声敏感区域及人员停留较多的建筑物，设置针对低频噪声隔声效果比较好的隔声门及隔声窗，建筑物墙体装修采用吸声材料，室内的墙面及吊顶做吸声处理等措施降低噪声对站内工作人员的影响。

运行人员巡视时，可采用在耳朵里塞防声棉、戴防声耳塞(耳罩)等防护措施，同时尽可能减少运行人员在噪声较大区域的滞留时间。

2.5 结构形式方面的噪声控制措施

对于750 kV变电站主要噪声源主变压器和高压电抗器等设备，其基础采用混凝土板式基础，大体积混凝土基础可增加噪声源整体质量，从而有效降低噪声对外界的辐射量。

在主变压器及高压电抗器的油池内铺卵石层，场地采用碎石垫层处理方式，多孔结构可有效吸收部分噪音。

3 750kV变电站噪声预测

针对国内某750 kV变电站采用SoundPLAN软件进行噪声预测分析，对于噪声源通过数学建模进行分析计算。主变压器、高压电抗器等大型设备以面声源形式建立模型，并使用相应的频谱，导线噪音按线声源考虑，其他设备噪音按点声源考虑。

750kV变电站总平面设计了2个方案，针对不同的方案预测变电站噪声。2种方案未采取降噪措施时的噪声分布如图1所示。

图1 未采取降噪措施时变电站的噪声分布Fig.1Noise distribution maps in substation without noise reducing measures

环评报告要求本变电站厂界噪音满足即昼间噪声排放限值为60 dB(A)、夜间噪声排放限值为50 dB (A)。由图1可看出，如果不采取有效的降噪措施，750 kV变电站的这2种平面布置方案均不满足要求，需要采取降噪措施。从噪声治理角度上来考虑，方案Ⅰ优于方案Ⅱ。

4 750kV变电站降噪方案及应用效果

对于总平面布置方案Ⅰ，从经济性角度考虑，拟对于本工程采取以下降噪方案:对位于站区中部的750 kV主变压器、66 kV并联电抗器，增加吸、隔声屏障;对于靠近围墙的750 kV高压电抗器，采用抬高高压电抗器侧围墙至5 m，围墙上设高3 m隔声屏障，750 kV配电装置导线采用双分裂2×JLHN58K－1600导线。以上方案的降噪效果如图2、表2所示。

由图2、表2可知，本工程采取以上降噪方案进行噪声治理能够取得良好的效果，且造价低。

5 结语

为使750 kV变电站噪声满足要求，减小噪声对站内运行人员和周围环境的影响及危害，750 kV变电站主要采取以下降噪措施:(1)选用低噪声设备; (2)优化导线选型;(3)优化金具;(4)优化总平面布置;(5)在主要噪声源前设隔声、吸声装置;(6)从建筑设计和布局上考虑减少噪声的方案;(7)结构设计考虑降噪措施。通过经济技术比较，选择合适的降噪措施，可以为创造绿色环保和环境友好型变电站提供良好的前提条件，提高变电站整体的声环境水平。

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(编辑:蒋毅恒)