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、磁場效應、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行電壓更高、設備容量更大,由電暈及設備振動引起的可聽噪聲問題更突出。同時,根據國家環(huán)?？偩帧瓣P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(環(huán)審132號)”的要求,變電站邊界應符合《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》II類要求,即晝間不超過60dB,夜間不超過50dB。國家電網公司提出將晉東南—南陽—荊門1000kV特高壓交流試驗示范工程建設成為“安全可靠、先進適用、經濟合理、環(huán)境友好、國際一流”的優(yōu)質精品工程,為實現(xiàn)這一目的,特高壓變電站設計對可聽噪聲問題進行充分研究,并采取相應有效、多樣的治理措施。高壓并聯(lián)電抗器是變電站內主要的設備噪聲源,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,因此高抗噪聲的控制成為影響變電站噪聲治理效果的關鍵因素。高抗噪聲的控制首先是在技術經濟合理的前提下盡可能降低高抗本體的噪聲,但設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),但設備制造成本會增加約30%,因此同時還應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變電站內北京綠創(chuàng)公司生產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用的關鍵問題,其研究成果不僅適用于后續(xù)的特高壓工程建設,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生:(1)并聯(lián)電抗器鐵心磁滯伸縮導致鐵心振動;(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,噪聲控制問題尤為重要。根據現(xiàn)行標準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)的噪聲水平進行了現(xiàn)場噪聲測試,測量結果見表1。表中的數(shù)據為距離電抗器測試基準發(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設備高很多。而從高抗四周輪廓線上各測點的測試數(shù)據可看出,電抗器測量輪廓線上的測試結果離散性較大,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m處根據高抗噪聲測算結果,同時考慮到電抗器加裝隔聲罩后,罩內形成混響聲場,聲級會有所提高以及測試時輪廓線在散熱器一側遠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面2m處的平均A聲級按80dB(A)考慮。國家環(huán)?？偩衷凇瓣P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(環(huán)審132號)”中指出:“……確保該范圍(指變電站、開關站)邊界符合《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》(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)境噪聲標準》(GB3096-93)相應功能的要求”?！豆I(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》(GB12348-90)規(guī)定II類要求為:晝間不超過60dB,夜間不超過50dB。根據晉東南站噪聲計算結果,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結構主要考慮罩壁結構要有足夠的隔聲量,才能阻礙聲源(設備噪聲)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,而且還與隔聲罩內表面吸聲材料的選擇及吸聲系數(shù)的頻率特性有關。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,高抗隔聲罩聲學結構的設計應主要針對噪聲的中、低頻特性。因此,根據計算結果,隔聲罩的壁板材料選用8.0mm厚的鍍鋅鋼板,內襯150mm厚、容重48kg/m3的超細玻璃棉吸聲材料,其結構如圖3所示。根據隔聲板結構的試驗室測試結果,其計權隔聲量為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隔聲源結構3.1外部巡檢、方案協(xié)調隔聲罩的主體結構,除應保證足夠的強度要求外,還需綜合考慮安裝拆卸方便、便于日常巡檢、外形協(xié)調美觀等因素。高抗隔聲罩的主體結構采用自承重的結構,即利用隔聲墻板自身結構的強度,用螺栓鏈接固定來完成隔聲罩主體隔聲圍護的結構,如圖4所示。這一結構的優(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構,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)隔聲罩降噪目標的關鍵。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隔聲罩的維護隔聲罩除滿足基本的降噪要求外,還充分考慮了消防、運行及檢修方便,主要包括以下措施:(1)隔聲罩內留有足夠的巡檢空間。為不影響設備的運行維護及檢修,隔聲罩內壁距高抗本體四周留有足夠的巡檢空間。(2)設置維護門及檢修孔。在隔聲罩兩側各設一個單開式隔聲門;在隔聲罩頂部設置檢修孔,檢修孔蓋板加設開啟提手,可方便實現(xiàn)對輕瓦斯繼電器取氣盒等裝置的檢查。(3)設置通風散熱裝置。為限制隔聲罩內的溫度,便于高抗散熱及運行人員入內巡檢,隔聲罩加裝通風散熱裝置。通風系統(tǒng)設計為低進高排,采用自然進風、機械排風的方式。在進出風口均安裝消聲器和消聲彎頭,以解決進出風口泄漏噪聲的問題。(4)保證足夠的照明。在隔聲罩頂部4個方向裝設防爆燈,保證隔聲罩內部有足夠的照度。(5)采用模塊化結構,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