_800kV特高压换流站噪声控制探讨

基金资助项目： 国家重点工程项目（发改能源[2007]871 号） 收稿日期： 2008-10-13 作者简介： 俞敦耀（1960—），男，教授级高级工程师，金沙江一期送出向家坝—上海±800 kV 特高压直流输电工程上海特高压直流换流站
的设计总工程师，主要从事电力系统设计研究和交、直流变电工程的设计研究和管理工作。
直流场的噪声与直流场布置方式有关， 如采用 户内直流场，由于高压平波电抗器、直流滤波器高压 电容器塔等设备均采用户内布置， 直流场的噪声水 平和噪声源的高度均较低， 噪声对直流场场界的影 响相较直流户外场布置要低。
如采用户外型布置， 平波电抗器的噪声将对直 流场附近的场界影响较大。
在户外直流场中， 由于平波电抗器安装高度约 16 m 且直流场布置在换流站的西侧和南侧，造成这 两侧场界的噪声水平高出 50 dB（A）。 为了控制场界 的噪声水平，一般可采取 3 种措施：
1.1 户外主要声源
特高压换流站内户外主要噪声源与高压直流换 流站内基本相同[1]，主要有：
(1) 换流变压器； (2) 换流变压器冷却风扇； (3) 平波电抗器； (4) 交流滤波器组的电抗器和电容器； (5) 直流滤波器组的电抗器和电容器； (6) 阀冷却风扇。 1.2 产生噪声情况 1.2.1 特高压换流变压器 换流站采取每极由 2 个 12 脉动换流阀串接方 式，有 2 个独立的阀厅。特高压换流变压器分高端侧 换流变压器和低端侧换流变压器， 换流变压器的磁 芯制造工艺与高压换流变压器的基本相同，因此，可
第3期
±800 kV 特 高 压 换 流 站 噪 声 控 制 探 讨
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（4） 对于平原地区采用交流滤波器场优化布置 并增设隔声屏障方案较适合。 对于换流站站址处于 自然坡地的情况， 可以因势利导将滤波器布置在较 低的场地而换流站的围墙在高地势上建造， 以达到 较好的降噪效果并降低工程造价。
（5） 针对上海特高压换流站隔声屏障（含围墙） 等效高度在 10 m 左右较合适。 3.3 直流场噪声控制
对于正常的换流变压器运行时， 冷却装置的噪 音是可以忽略的；但对于封闭或低噪音换流变压器， 则需要考虑由冷却风扇产生的附加声功率。
2 换流站噪声控制标准
目前我国仍然执行 GB12348—1990《工业企业 厂界噪声标准》 以及国家环保总局对向家坝—上海 特高压直流输电工程的环评批复意见文件 。 [2-4]
通过交流滤波器场的降噪措施研究发现： （1） 隔声屏障高度越高 对 降 噪 效 果 越 显 著 ，隔 声屏障越贴近电容器塔对降噪效果越显著， 屏障高 度取值与电容器塔高有关。 （2） 在采取相同的等效屏障高度下， 滤波器场 采取不沉降方案降噪效果要更显著些， 滤波器场的 布置优化前后对降噪效果影响不大， 但节省土地资 源和投资。 （3） 对滤波器场沉降方案， 采用电容器塔沉降 方案降噪效果较显著，沉降越深降噪效果越显著，近 场效果比交流滤波器场整体沉降相差 2～5 dB（A）。
4 参考文献
[1] 特 高 压 换 流 站 主 设 备 噪 声 治 理 措 施 研 究[R].华 东 电 力 设 计 院. 2007,10.
[2] GB12348-2008 工业企业厂界环境噪声排放标准[S]. [3] GB3096-2008 声环境质量标准[S]. [4] 金沙江一 期 送 电 华 中 、 华 东±800 kV 直 流 输 电 工 程 之 一 向 家
0 引言
我国直流输电工程近期发展快速， 由于受设 备制造水平限制，±800 kV 特高压直流换流站 产 生 的噪声要比±500 kV 电压等级高，可听噪声的 控 制 显得尤其重要。 在特高压直流输电工程的建设中， 可听噪声是换流站选址和设计需考虑的重要因素之 一[1-8]。
1 特高压换流站内主要Байду номын сангаас声源
3.2 交流滤波器场噪声控制[7]
交流滤波器的噪声是特高压换流站中另一个主 要噪声源，噪声控制需从交流滤波器的运行、维护检 修、占地、投资和降噪要求综合考虑。 在特高压换流 站中对交流滤波器场设备的降噪方案考虑了整个交 流滤波器场下沉式加隔声屏障方案、 交流滤波器的 电容器塔下沉式并四周加隔声屏障方案、 交流滤波 器场加隔声屏障方案、交流滤波器场优化布置（将滤 波器组设备设置在两侧， 电容器设备设置在场地中 间）加隔声屏障等方案。 通过技术经济综合比较，采 用了交流滤波器场的优化布置加隔声屏障的方案。
特高压直流换流站中的谐波含量较高压直流换 流站有所增加， 为此在特高压换流站中配置了大量 的交流滤波器，滤波器组较高压换流站增加了 1 倍， 据了解到的资料表明谐波量并没有增加 1 倍。 初步 分析认为进入滤波器小组的谐波量基本上与高压直 流换流站中的滤波器小组相当。 电抗器和电容器所 产生的噪声水平也是相当的。 1.2.4 换流阀冷却风扇
第 30 卷 第 3 期 第2030期9 年 3 月
电力建设 Electric Power Construction
Vol ． 30 No． 3 Mar, 2009
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·电网技术·
±800 kV特高压换流站噪声控制探讨
俞敦耀
（华 东 电 力 设 计 院 ，上 海 市 ，200063 ）
［摘 要］ 我国是首个建设±800 kV 特高压直流输电工程的国家。 特高压换流站的噪声问题比高压换流站更 为严 重 ，基 于 以 往 高 压 直 流 工 程 的 噪 声 治 理 经 验 ，对 特 高 压 换 流 站 各 区 域 的 噪 声 控 制 方 案 进 行 分 析 和 研 究 ， 提出了特高压直流换流站噪声控制措施：换流变压器采用可移动的全封闭隔声罩；交、直流滤波电容器采用 双塔布置 ；直流滤波电抗器采用 低 噪声 电 抗 器 和 在 直 流 场 周 围围 墙 上 设 置 轻 型 隔 声 吸声 屏 障 ；交 流 滤 波 电 抗 器采用低噪声电抗器和在交流滤波器周围围墙上设置轻型隔声吸声屏障。 ［关键词］ ±800 kV 换流站；噪声控制；换流变压器；交、直流滤波器；全封闭；声屏障 中图分类号： TM721.1 文献标志码： B 文章编号： 1000-7229 （2009） 03-0013-03
除变压器和电抗器之外， 电容器是高压直流换 流站的第 3 主要噪音源。电容器主要用于交、直流滤 波器组中，基本是罐式电容器，多个电容器单元的连 接形成电容器层架，再经串并联形成电容器塔。
电容器产生可听噪音主要是顶部和底部单元， 整个电容器组的噪音也是产生于顶部和底部。 因此 机械共振主要是由电容器组的第一纵向共振控制。
（1）干式电抗器噪声的产生 经过线圈和因线圈磁场产生的电流相互作用引 起线圈振动，这是电抗器产生噪音的主要原因。 线圈振幅和声音辐射面大小主要决定声功率级 大小， 干式电抗器发出的声音主要取决于线圈径向 的振幅。既然线圈代表了辐射的主要部分，那么线圈 轴向振动相较其他构件轴向振动对总辐射声音的贡 献相对低一些。 总声功率级可以由各个负载电流下的声功率级 对数和求得。声频谱和电抗器负载电流频谱有关，与 电抗器使用有很大关系。 （2）直流平波电抗器 由于直流电流和谐波电流相互作用，引起线圈振 动， 这是干式平波电抗器线圈噪音产生的主要原因。 由于换流站是 12 脉冲桥结构，所以谐波主要是 12 次 和 24 次谐波。 对于 50 Hz 交流系统，平波电抗器噪音 为 600 Hz 和 1 200 Hz 的谐波；对于 60 Hz 交流系统，
第 1， 对平波电抗器设备的噪声水平应予以限 制，由于平抗中通过的基本上是直流电流，谐波分量 相对较小，在设备制造上对噪声水平的限制较容易。
第 2，直流滤波电抗器采用低噪声电抗器。 第 3，在噪声源水平较高条件下，可在直流场周 围的相应位置或设备附近设置隔声屏障， 可使场界 达标满足要求， 但该方法受声源高度影响和站外敏 感点距离的影响，将使屏障较高。 第 4，对直流场内的平抗安装高度予以降低，降 低的幅度如果较小，降噪的效果不太理想，降低的幅 度较大（5 m 以上）将造成工程量增大较多，这 需 要 作技术经济上的综合分析， 但对于平原地区地下水 位较高区域，该方法不合适。 第 5，对平波电抗器的布置进行优化，将 2 个串联 的平抗垂直于较近的围墙布置，可降低 2～3 dB（A）。 综上所述， 采取第 1、2 种方法在噪声控制和换
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电力建设
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平波电抗器噪音为 720 Hz 和 1 440 Hz 的谐波。 （3）交流滤波器电抗器 像任何机械结构一样， 具有分布质量和结构特
性的电抗器的结构谐振频率数目是有限的。 当力频 谱中的一个或几个频率和这些结构频率一致时，设 备振幅被放大和声音被提高的现象就会发生。 交流 滤波器的电抗器中将通过大量的谐波分量， 因此在 考虑滤波电抗器的声学性能时， 考虑电流的基本和 谐波含量是非常有必要的。 1.2.3 交流滤波器电容器
3 换流站噪声控制
目前在建的上海特高压换流站四周各测点的噪 声水平是较高的，一般在 53～67.3 dB（A）。
3.1 换流变压器的噪声控制[1]
根据噪声传播机理和以往对换流变压器噪声 控 制 的 经 验 ， 并 分 析 噪 声 源 的 声 频 谱 资 料 ， [5，9－10] 在±800 kV 换 流 站 降 噪 控 制 方 面 进 行 了 多 方 案 研 究， 通过采用 SoundPLAN 软件进行了预测计算，除 了考虑降噪效果外， 还重点考虑降噪措施对设备运 行、设备制造、检修维护的便利性及投资等诸方面因 素，经过全面、综合的技术方案比较后，提出了一种 既方便运行维护和快速更换变压器又满足降噪要求 的隔声降噪方案— ——全封闭隔声罩方案。 通过该方案的实施， 可使换流变压器噪声的影响大 大降低。 得出结论如下： （1） 对于如此众多换流变的特高压换流站， 采取隔 声屏障降噪无法满足换流站场界达到 50 dB （A）的 要求。 （2） 换流变冷却器隔声的效果很差,无法满足大幅度 降噪的要求。 （3） 在 全 封 闭 隔 声 罩 上 应 尽 可 能 地 少 开 孔 和 开 小 孔，以满足换流站整体场界降噪达标的要求。 （4） 换流变压器的冷却风扇属高频，衰减较快，对换 流站场界影响较小。 （5） 采 用 降 噪 措 施 可 使 换 流 变 压 器 的 近 场 噪 声 水 平 改 善 20～25 dB（A）,与 换 流 站 实 测 结 果 吻 合[6]。