1000kv高壓并聯(lián)電抗器抗噪聲控制研究

1000kv高壓并聯(lián)電抗器抗噪聲控制研究

0變電站噪聲治理在今天的“以人為本、和諧社會”建設(shè)中，環(huán)境問題越來越受到重視。輸變電工程的環(huán)境影響主要包括電場效應(yīng)、磁場效應(yīng)、無線電干擾和可聽噪聲等,其中可聽噪聲是一種人們聽覺直接感受到的現(xiàn)象,因此自然成為輸變電工程環(huán)境影響控制的重點之一。1000kV交流特高壓工程由于運(yùn)行電壓更高、設(shè)備容量更大,由電暈及設(shè)備振動引起的可聽噪聲問題更突出。同時,根據(jù)國家環(huán)?？偩帧瓣P(guān)于晉東南~南陽~荊門百萬伏級交流輸變電工程環(huán)境影響報告書的批復(fù)(環(huán)審132號)”的要求,變電站邊界應(yīng)符合《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》II類要求,即晝間不超過60dB,夜間不超過50dB。國家電網(wǎng)公司提出將晉東南—南陽—荊門1000kV特高壓交流試驗示范工程建設(shè)成為“安全可靠、先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境友好、國際一流”的優(yōu)質(zhì)精品工程,為實現(xiàn)這一目的,特高壓變電站設(shè)計對可聽噪聲問題進(jìn)行充分研究,并采取相應(yīng)有效、多樣的治理措施。高壓并聯(lián)電抗器是變電站內(nèi)主要的設(shè)備噪聲源,尤其是晉東南變電站高抗由于單臺容量最大大、噪聲水平高,且布置在靠近圍墻側(cè),因此高抗噪聲的控制成為影響變電站噪聲治理效果的關(guān)鍵因素。高抗噪聲的控制首先是在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的前提下盡可能降低高抗本體的噪聲,但設(shè)備本體的降噪措施隨著降噪效果的增加其制造成本急劇上升,一般最多只能降低15dB(A),但設(shè)備制造成本會增加約30%,因此同時還應(yīng)采取其他輔助降噪措施,如:①器身與油箱間放置彈性墊減震;②采用低噪聲散熱器;③設(shè)置高抗隔聲罩。其中,高抗隔聲罩可有效降低高抗噪聲對環(huán)境的影響。本文以晉東南1000kV變電站內(nèi)北京綠創(chuàng)公司生產(chǎn)的高抗隔聲罩為依托,深入分析了1000kV高抗的噪聲水平及頻譜特性,并研究了高抗隔聲罩應(yīng)用的關(guān)鍵問題,其研究成果不僅適用于后續(xù)的特高壓工程建設(shè),對其他電壓等級的變電工程同樣具有參考意義。110抗噪性能分析高抗的噪聲主要由以下兩個原因產(chǎn)生:(1)并聯(lián)電抗器鐵心磁滯伸縮導(dǎo)致鐵心振動;(2)主磁路間隙材料在麥克斯韋爾力作用下伸縮而引起的鐵餅振動。其中,鐵餅振動是引起并聯(lián)電抗器振動與噪聲的主要因素。由于1000kV高抗單臺容量大,且布置在靠近圍墻側(cè),噪聲控制問題尤為重要。根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的噪聲測量及聲功率級計算方法,對晉東南變電站1000kV高抗(單臺容量320Mvar)的噪聲水平進(jìn)行了現(xiàn)場噪聲測試,測量結(jié)果見表1。表中的數(shù)據(jù)為距離電抗器測試基準(zhǔn)發(fā)聲面一定距離、一定高度的輪廓線上各測點聲能量的平均值。從表中可見,1000kV高抗噪聲水平較500kV設(shè)備高很多。而從高抗四周輪廓線上各測點的測試數(shù)據(jù)可看出,電抗器測量輪廓線上的測試結(jié)果離散性較大,最大測試值為85dB(A),最小值為64.1dB(A)。圖1顯示了電抗器測試輪廓線各測點上的測試值變化情況。同時,從高抗噪聲的1/3倍頻程的測試頻譜可看出,高抗噪聲呈明顯的中、低頻特性,在100Hz頻率上有突出的峰值。圖2為測點聲級為79.3dB(A)的1/3倍頻程噪聲頻譜。從以上分析可以看出,1000kV高抗噪聲具有以下顯著特點:(1)噪聲水平高;(2)在高抗四周輪廓線上,噪聲離散性較大;(3)呈明顯的中、低頻特性。2抗視聽噪聲性能2.1環(huán)境噪聲指標(biāo)m處根據(jù)高抗噪聲測算結(jié)果,同時考慮到電抗器加裝隔聲罩后,罩內(nèi)形成混響聲場,聲級會有所提高以及測試時輪廓線在散熱器一側(cè)遠(yuǎn)離電抗器本體會造成噪聲平均聲級存在一定偏差等因素,高抗噪聲源在距基準(zhǔn)面2m處的平均A聲級按80dB(A)考慮。國家環(huán)?？偩衷凇瓣P(guān)于晉東南~南陽~荊門百萬伏級交流輸變電工程環(huán)境影響報告書的批復(fù)(環(huán)審132號)”中指出:“……確保該范圍(指變電站、開關(guān)站)邊界符合《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB12348-90)II類要求,同時確保周圍居民區(qū)符合《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096-93)相應(yīng)功能的要求”。《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB12348-90)規(guī)定II類要求為:晝間不超過60dB,夜間不超過50dB。根據(jù)晉東南站噪聲計算結(jié)果,為使變電站廠界噪聲滿足II類要求,隔聲罩的整體降噪量應(yīng)不小于20dB(A)。2.2隔聲單裝材料的選擇、吸聲系數(shù)的確定隔聲罩的聲學(xué)結(jié)構(gòu)主要考慮罩壁結(jié)構(gòu)要有足夠的隔聲量,才能阻礙聲源(設(shè)備噪聲)不致向外傳播,從而使噪聲降低到允許的聲級以下。隔聲罩的降噪原理及計算公式為:從上式可知,隔聲罩的實際隔聲量不僅與罩壁材料的隔聲量大小有關(guān),而且還與隔聲罩內(nèi)表面吸聲材料的選擇及吸聲系數(shù)的頻率特性有關(guān)。罩壁的隔聲量越大,吸聲材料的吸聲量越多,隔聲罩降噪效果越好。通過對高抗噪聲頻譜的分析,高抗隔聲罩聲學(xué)結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)主要針對噪聲的中、低頻特性。因此,根據(jù)計算結(jié)果,隔聲罩的壁板材料選用8.0mm厚的鍍鋅鋼板,內(nèi)襯150mm厚、容重48kg/m3的超細(xì)玻璃棉吸聲材料,其結(jié)構(gòu)如圖3所示。根據(jù)隔聲板結(jié)構(gòu)的試驗室測試結(jié)果,其計權(quán)隔聲量為40dB,在100Hz頻率上有大于20dB的隔聲量,滿足高抗隔聲罩降噪量的要求。3隔聲源結(jié)構(gòu)3.1外部巡檢、方案協(xié)調(diào)隔聲罩的主體結(jié)構(gòu),除應(yīng)保證足夠的強(qiáng)度要求外,還需綜合考慮安裝拆卸方便、便于日常巡檢、外形協(xié)調(diào)美觀等因素。高抗隔聲罩的主體結(jié)構(gòu)采用自承重的結(jié)構(gòu),即利用隔聲墻板自身結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,用螺栓鏈接固定來完成隔聲罩主體隔聲圍護(hù)的結(jié)構(gòu),如圖4所示。這一結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于隔聲罩主體框架與隔聲吸聲墻板合二為一,節(jié)省安裝和拆卸時間。3.2隔聲地位的開孔隔聲壁板為拼裝結(jié)構(gòu),板間難免存在縫隙;同時高抗本體與散熱器間的油管等管路需穿過隔聲罩,隔聲罩的壁板及頂部存在一定數(shù)量的開孔。當(dāng)隔聲罩上留有孔、縫時,隔聲性能會顯著下降,因此對隔聲罩上的孔、縫的隔聲處理是實現(xiàn)隔聲罩降噪目標(biāo)的關(guān)鍵。在隔聲罩的孔縫處,全部采用橡塑膠條密封處理,以實現(xiàn)防水、防塵、防噪聲泄漏的功能。圖5顯示了對隔聲罩開孔的處理方法。3.3隔聲罩的維護(hù)隔聲罩除滿足基本的降噪要求外,還充分考慮了消防、運(yùn)行及檢修方便,主要包括以下措施:(1)隔聲罩內(nèi)留有足夠的巡檢空間。為不影響設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)及檢修,隔聲罩內(nèi)壁距高抗本體四周留有足夠的巡檢空間。(2)設(shè)置維護(hù)門及檢修孔。在隔聲罩兩側(cè)各設(shè)一個單開式隔聲門;在隔聲罩頂部設(shè)置檢修孔,檢修孔蓋板加設(shè)開啟提手,可方便實現(xiàn)對輕瓦斯繼電器取氣盒等裝置的檢查。(3)設(shè)置通風(fēng)散熱裝置。為限制隔聲罩內(nèi)的溫度,便于高抗散熱及運(yùn)行人員入內(nèi)巡檢,隔聲罩加裝通風(fēng)散熱裝置。通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計為低進(jìn)高排,采用自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的方式。在進(jìn)出風(fēng)口均安裝消聲器和消聲彎頭,以解決進(jìn)出風(fēng)口泄漏噪聲的問題。(4)保證足夠的照明。在隔聲罩頂部4個方向裝設(shè)防爆燈,保證隔聲罩內(nèi)部有足夠的照度。(5)采用模塊化結(jié)構(gòu),便于安裝和拆卸。4聲室正面外墻聲屏障噪聲分級隔聲室安裝完畢后,在高抗帶電正常運(yùn)行時,現(xiàn)場在離隔聲室正面外墻聲屏障1m、高度1.2m處測量高抗本體噪聲聲壓級。測量結(jié)果表明,1000kV高抗隔音罩有大于20dB的隔聲量,滿足高抗隔聲罩降噪量的要求。5隔聲罩基礎(chǔ)材料(1)1000kV電抗器的噪聲水平高、呈明顯的中、低頻特性,在四周輪廓線上離散性較大。(2)為使變電站廠界噪聲滿足II類要求,隔聲罩的