变电站_换流站和输电线路噪声及其治理技术

收稿日期：2008-12-16；修回日期：2009-01-15

作者简介：周建国（1955-），男，上海人，高级工程师，从事电网设备运行管理与电网环保工作。E -mail ：zhou_jg@ec ．sp ．达国家也得到广泛应用。本文针对变压器以及输电线路和直流换流站设备的噪声及降噪情况进行介绍。

1变压器噪声及其治理情况

变压器的噪声由2部分组成：变压器本体噪声

及辅助冷却装置噪声。本体噪声包括铁心、绕组及油箱（如磁屏蔽）等产生的噪声；冷却装置噪声包括风扇和油泵噪声。

1.1变压器噪声的测量方法

在声学测量中，传统的方法是测量声压。但这

种方法易受环境的影响。1991年，美国的R.P.

Kindi 等人提出了一种称之为“声强测量法”的噪

声测量新方法。声强测量法可以有效地避免周围环境对噪声测量的影响。20世纪70年代中后期，随着随机信号分析理论逐步深化，声强及其频谱分析在理论和实践方面都得到了极大的发展，使声强测量方法日趋成熟。变压器噪声的测量即使在背景噪声及声反射较大的生产车间内也同样能对铁心降噪采用的技术措施有：（1）使用磁致伸缩ε小的优质硅钢片；（2）降低铁心的额定工作磁密度以减小ε值；（3）设计铁心的几何尺寸应避免谐振；（4）采用先进的加工工艺，以避免生产过程中各种外力对ε特性的不良影响；（5）改进铁心与油箱之间的机械连接方式，使通过垫脚传递给油箱的振动减小。目前国外变压器生产厂商通过上述方法改进铁心磁致伸缩，已取得了一定成果。

1.2.2油箱及其结构件

铁心的磁致伸缩振动是以箱壁振动噪声的形式均匀地向四周发射的。为减小箱壁的振动幅度，必须设法提高整个油箱的刚性。比如适当增加箱壁厚度和增多加强铁的数目、合理选择油箱加强铁的形状及其焊装位置等，均能提高整个油箱的刚性。

国内外的实践经验证明，对于变压器及带有气隙的铁心电抗器而言，只需考虑其中的基频及2~4次高频成分，即油箱及其结构件的固有振动频率应该避开铁心磁致伸缩的基频及2~4次高频的频带范围，以防产生谐振。

第42卷

中国电力国外电力

1.3变压器冷却装置降噪技术

除变压器本体外，冷却装置产生的噪声也是非

常大的。强油风冷式变压器冷却装置，主要是降低冷却风扇和变压器油泵的噪声；强油自冷式变压器冷却装置，主要是降低自冷式散热器和变压器油泵的噪声。

1.3.1冷却风扇

冷却风扇运行时的噪声主要是由叶片附近产生的气流旋涡引起的。降低风扇转速、改良叶片形状、提高叶片平衡精度、增大直径和轮毂比及用纤维增强塑料（FRP ）制作叶片等，都可使冷却风扇的噪声明显降低。日本富士公司已经研制出45dB （A ）级的强油风冷式冷却装置，美国制造的200kW 强油风冷式冷却装置的噪声为57dB （A ），100kW 的为47dB （A ）。

1.3.2自冷式变压器散热器

自冷式散热器的噪声，主要是变压器本体的振动分别通过输油管路这条固体路径和管路中绝缘油这条液体路径，传递到散热器以后引起的振动噪声。因此分别隔断通过输油管路这条固体路径以及管路中绝缘油这条液体路径传递给散热器的来自变压器本体的振动，是降低自冷式散热器噪声最有效的技术措施。

1.3.3变压器油泵

变压器油泵的噪声主要是由于电动机轴承等部分的摩擦而产生的，是以600～l 000Hz 频率为主体的摩擦噪声。为降低噪声，可选用摩擦噪声小的精密级轴承，并适当地降低电动机的转速。此外，把变压器油泵安装在变压器本体油箱和隔声壁之间，以防止变压器油泵的噪声向外界发射，也能起到降低噪声的效果。

1.4隔音技术

只对变压器本体和散热装置进行降噪无法满足

环境要求，必须在变压器本体以外采取有效的隔声措施。目前普遍采用的隔声措施主要有组装式隔声壁、高效隔声板以及组装式隔声壁与高效隔声板的混合应用等。目前，隔音消声技术在国内外工程实践中得到了广泛应用。

1.4.1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。

1.4.2高效隔声板

自20世纪80年代以来，美国、日本、德国和瑞士等国开始在大型变压器上采用一种高效隔声板。，

通过薄弹簧钢片将它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。若在高效隔声板加装吸声材料，效果会更好。美国在一台20MVA 级的试制变压器上安装了这种高效隔声板以后，其噪声水平降低了大约12dB （A ）；在另一台运行中的

650MVA 级的变压器上安装后，其噪声水平降低了

大约l0dB （A ）。

1.4.3高效隔声板与B 型钢板隔声壁的混合应用

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。日立公司对高效隔声板与各种隔声壁的混合应用进行了大量的试验研究工作。仅就300MVA 的275kV 级大型低噪声电力变压器而言，通过上述方法混合应用，能够使其合成噪声降低到50dB （A ）以下。

1.4.4隔音室

把变压器装在隔音室里，可使噪声降低20~30dB （A ）。但是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。

目前，变压器降噪技术在我国工程实践中得到了广泛应用，并通常是多种措施结合使用。如1998年在惠州应用的一台50MVA/110kV 风冷油浸式变压器，采取了如下的降噪措施：磁通密度从1.63T 降至1.57T ；铁芯柱由268cm 降为246cm ；在铁芯垫脚与箱底之间放置25mm 厚的隔振胶垫；油箱的加强筋（H 型钢）由5条增加至8条；冷却装置采用噪声为60dB 的低速低噪音风扇；合理控制铁芯的夹紧力，铁芯施工中实施更加合理的制造工艺。该台变压器制造后实测噪声为63.8dB ，降噪效果十分明显。其后，用户将该台变压器装于通风良好的隔音室内，室外噪声实测仅为40．7dB 。

1.5变压器有源消声法（ATNC ）

所谓有源消声法（ATNC ），就是在变压器附近

（通常离变压器l m 以内）放置若干个噪声发生器，使它们产生的噪声分别与变压器的基频噪声及2～4次高频噪声相互抵消，从而使变压器的噪声受到抑制和衰减。有源噪声控制不仅理论上消声量可达很高，而且体积小，便于设计和控制，在城市变电站中具有广阔的应用前景。

1980年美国Angevine 公司首先研制成功变

压器有源消声法。1996年起，有源消声的商业应用条件逐渐成熟，美国电力部门已在10台变压器上安装了有源消声系统。德、英、日等国用有源消声法来降低变压器的运行噪声，也都取得了明显的效果。