750 kV變電站噪聲預測及防治

肖冰，徐迪

(國核電力規劃設計研究院，北京市， 100095)

0 引言

隨著設備電壓等級的提高、設備額定電流的增大，受設備制造水平的限制，1 000、750 kV交流設備產生的噪聲比500 kV交流設備的更難控制;由于設備更高、更大，其噪聲傳播的范圍更遠，因此可能產生噪聲擾民問題。本文結合已建特高壓交流試驗基地工程和多個已建成的1 000、750 kV特高壓工程噪聲的相關成果，采用噪聲預測軟件SoundPLAN對國內某750 kV變電站工程環境噪聲進行預測分析，并提出合理而可行的噪聲治理措施。

1 750kV變電站噪聲源分析

750kV變電站主要噪聲源有:750 kV主變壓器、750 kV高壓并聯電抗器、中性點小電抗、66 kV并聯電抗器、66 kV串聯電抗器、66 kV并聯電容器組等設備產生的噪聲，導線、金具因電暈產生的噪聲以及導線本體噪聲。

1.1 主變壓器噪聲源

主變壓器是變電站噪聲最大的單體設備之一，其噪聲根源于變壓器器身的振動，而變壓器器身的振動是由變壓器本體(鐵心、繞組)的振動及冷卻裝置的振動引起的［1-2］。目前，750 kV主變壓器噪聲功率級可以達到99 dB(A)以下(聲壓級噪聲為75 dB)。

1.2 高壓并聯電抗器噪聲源

750kV高壓并聯電抗器是變電站噪聲最大的設備之一，其噪聲來源于600～1 200 Hz的諧波經過線圈和線圈磁場的電流相互作用引起線圈振動，這是電抗器產生噪聲的主要原因。目前，750 kV高抗噪聲功率級為99 dB(A)(聲壓級噪聲為75 dB)。

1.3 導線噪聲源

750kV交流配電裝置導線噪聲是由2部分組成的:(1)整數倍的純聲(哼聲和嗡嗡聲)和寬頻帶噪聲(破裂聲、吱吱聲或嘶嘶聲)［3］;(2)導線跳線絕緣子均壓環及跳線金具的電暈放電噪聲。導線噪聲計算公式為

式中:SLA為噪聲A計權聲級;Ri為測點至被測i相導線的距離;Z為相數;PWLi為i相導線的聲功率級。PWLi可按下式計算

式中:E為導線的表面梯度;deq=0.58n0.48d，n為導線分裂數，d為次導線直徑。

變電站內，750 kV導線采用分裂導線2× JLHN58K－1600，線路導線采用6×LGJ－400和6× LGJ－500。計算得到的導線本體噪聲數據見表1。

表1 分裂導線表面噪聲聲功率級Tab.1Sound power levels of surface noise of bundle conductors

1.4 金具噪聲源

變電站金具的噪聲主要是由金具表面的電暈放電引起的。由于金具的結構設計、制造和表面場強的控制沒有統一的標準，造成部分均壓環和連接金具處表面場強略高，當金具表面電場強度達到氣體電離的臨界值時，會產生電暈。電場強度更高時，用肉眼即可觀察到金具表面電暈發光、放電現象，即可見電暈。電暈產生時伴隨著咝咝的聲音，這就是電暈噪聲。防止電暈噪聲產生就是要降低金具表面的電位梯度，使之低于臨界值。

1.5 電容器組和電抗器組噪聲源

66kV無功補償裝置中電容器組和電抗器組也是750 kV變電站中的主要噪聲源。電容器組的噪聲主要來源于其串聯電抗器，對于66 kV干式空心串聯電抗器，其線圈振動產生的噪音是電抗器的主要噪音。66 kV油浸式并聯電抗器同750 kV并聯電抗器相似。目前，66 kV油浸式并聯電抗器噪聲功率級為92 dB(A)(聲壓級噪聲為68 dB)，66 kV串聯電抗器噪聲功率級為60 dB(A)(聲壓級噪聲為36 dB)。

2 750kV變電站噪聲治理措施

2.1 聲源噪聲控制措施

控制噪聲源是降低噪聲的最根本、最有效的方法，通過研制和選擇低噪聲的設備，改進機械設備的構造，提高加工工藝和加工精度，使噪聲源的噪聲功率降低。

2.1.1 站內主要設備噪聲控制措施

對于750 kV主變壓器、高壓并聯電抗器、66 kV電容器組和電抗器組等這些噪聲大的設備，需要密切配合設備生產廠家，督促其改進工藝，降低設備噪聲。通過采取一系列改進措施，超高壓、特高壓大型變壓器的噪聲已比原來降低了10～20 dB(A)。由于750 kV設備的噪聲水平受設備設計、制造、造價、運輸難度等諸多客觀因素的限制，從控制工程造價和提高設計效率等幾方面綜合考慮，要求設備制造廠在目前的基礎上大幅度降低設備的噪聲水平存在一定的難度，還需要探索新的工藝技術。

2.1.2 導線和金具噪聲控制措施

(1)降低導線本體噪聲，可通過增加子導線的直徑、增大導線的分裂數量及增加間隔棒數目來實現［4-6］。

(2)采用均壓環。750 kV配電裝置設備的噪聲主要產生在接線端子處，屏蔽接線端子是降低其噪聲水平的有效措施，可采用適當加大均壓屏蔽環的管徑和環的直徑甚至采用多均壓屏蔽環措施，并提高均壓屏蔽環表面加工光潔度。

(3)改進的絕緣子串防電暈措施。750 kV進出線部分，六變二線夾由JT型結構改為JR型，把線夾放在進出線耐張絕緣子串內部，六變二線夾的6個端子分別與耐張線夾引流板連接，過渡處利用鍍錫的軟銅線連接，安裝方便，跳線振動時不影響電氣接觸面，并適當增加耐張串屏蔽環的屏蔽范圍，保證六變二線夾完全被屏蔽，可避免其電暈放電?？紤]耐張串是終端部分，加大均壓環管徑可增加屏蔽范圍和效果［7］。

(4)改進的軟母線和引線防電暈措施。軟母線和引線電暈噪聲主要來自間隔棒固定螺栓尖端和導線上的毛刺，間隔棒選用防電暈型，固定螺栓為暗埋式。選擇擴徑導線，并在下料、壓接、安裝過程防止產生變形和毛刺。

(5)金具制造環節。金具制造廠家要嚴格按照Q/GDW 551—2010《變電站控制電暈噪聲技術導則(導體金具類)》和設計要求進行加工生產，金具表面最高場強不能超過1 500 V/mm［8］。優化金具結構型式，可采用外側鉸鏈式、內側螺栓的扣接式連接方式，螺栓采用暗埋式安裝方式。為了保證金具防電暈性能，金具在出廠時要進行嚴格的包裝防護，避免產品在裝運過程中磕碰、摩擦、擠壓變形等。

(6)施工安裝環節。施工過程中，為防止造成導線、金具、均壓屏蔽環等自身防電暈性能降低。施工過程要嚴格按照相關規程、規定進行。

2.2 控制傳播途徑

目前大幅度降低設備的噪聲水平存在一定的難度，因此750 kV變電站工程通過控制噪聲傳播途徑，即采取隔聲、吸聲、消聲、阻尼減振等措施，增加噪聲在傳播途徑中的能量損失，對噪聲污染的控制是最有效的。

在變壓器本體以外采取有效的隔聲、吸聲措施［10］來控制主變壓器噪聲的傳播。目前，國內外對主變壓器噪聲傳播途徑的控制有以下措施:

(1)組合式隔聲壁。為了隔絕變壓器油箱噪聲，可用隔聲壁將變壓器油箱側壁遮蔽，或用隔聲壁將整個油箱遮蔽起來，前者稱為半封閉型(A型)，后者稱為全封閉型(B型)。隔聲壁雖有明顯的隔聲效果，但卻使變壓器安裝時間延長，占地增大，所需費用也增多。

(2)高效隔聲板。高效隔聲板由復合鋼板和框形附加重物構成，通過薄彈簧鋼片將其直接焊裝在油箱加強鐵之間。其隔音效果與A型組裝式鋼板隔聲壁基本相同，但占地、安裝時間和費用都小得多。若在高效隔聲板上加裝吸聲材料，效果會更好。

(3)同時采用高效隔聲板與B型鋼板隔聲壁。目前，國內外大型低噪聲變壓器幾乎都采用高效隔聲板與B型鋼板隔聲壁的混合結構，再加上使用高效冷卻器，降低變壓器的噪聲同時減小變壓器的占地面積、安裝工期和費用。

(4)隔音室(BOX-IN)。把變壓器裝在隔音室里，可使噪聲降低20～30 dB(A)，隔音室的設計難點是變壓器如何散熱、如何吸收室內噪音、如何防止發生交混回響以及如何進行開門檢查或檢修。

2.3 站址選擇及優化總平面布置

在站址的選擇上，750 kV變電站應建在遠離噪聲敏感點的地方。對總平面布置進行優化，將主變壓器布置在站區的中間位置，遠離圍墻;將高抗盡量遠離站前區布置;在主要噪聲源的傳播路徑間優化各建筑物的布置，將站用電室、消防設備間等布置在噪聲源的傳播路徑上，以此來阻礙聲波向噪聲敏感地區的傳播。

2.4 站前區及人員活動場所的噪聲控制措施

對于站前區的噪聲，應從建筑設計和布局上考慮減少噪聲的方案。生活房間應布置在遠離配電裝置區域;在噪聲敏感區域及人員停留較多的建筑物，設置針對低頻噪聲隔聲效果比較好的隔聲門及隔聲窗，建筑物墻體裝修采用吸聲材料，室內的墻面及吊頂做吸聲處理等措施降低噪聲對站內工作人員的影響。

運行人員巡視時，可采用在耳朵里塞防聲棉、戴防聲耳塞(耳罩)等防護措施，同時盡可能減少運行人員在噪聲較大區域的滯留時間。

2.5 結構形式方面的噪聲控制措施

對于750 kV變電站主要噪聲源主變壓器和高壓電抗器等設備，其基礎采用混凝土板式基礎，大體積混凝土基礎可增加噪聲源整體質量，從而有效降低噪聲對外界的輻射量。

在主變壓器及高壓電抗器的油池內鋪卵石層，場地采用碎石墊層處理方式，多孔結構可有效吸收部分噪音。

3 750kV變電站噪聲預測

針對國內某750 kV變電站采用SoundPLAN軟件進行噪聲預測分析，對于噪聲源通過數學建模進行分析計算。主變壓器、高壓電抗器等大型設備以面聲源形式建立模型，并使用相應的頻譜，導線噪音按線聲源考慮，其他設備噪音按點聲源考慮。

750kV變電站總平面設計了2個方案，針對不同的方案預測變電站噪聲。2種方案未采取降噪措施時的噪聲分布如圖1所示。

圖1 未采取降噪措施時變電站的噪聲分布Fig.1Noise distribution maps in substation without noise reducing measures

環評報告要求本變電站廠界噪音滿足即晝間噪聲排放限值為60 dB(A)、夜間噪聲排放限值為50 dB (A)。由圖1可看出，如果不采取有效的降噪措施，750 kV變電站的這2種平面布置方案均不滿足要求，需要采取降噪措施。從噪聲治理角度上來考慮，方案Ⅰ優于方案Ⅱ。

4 750kV變電站降噪方案及應用效果

對于總平面布置方案Ⅰ，從經濟性角度考慮，擬對于本工程采取以下降噪方案:對位于站區中部的750 kV主變壓器、66 kV并聯電抗器，增加吸、隔聲屏障;對于靠近圍墻的750 kV高壓電抗器，采用抬高高壓電抗器側圍墻至5 m，圍墻上設高3 m隔聲屏障，750 kV配電裝置導線采用雙分裂2×JLHN58K－1600導線。以上方案的降噪效果如圖2、表2所示。

由圖2、表2可知，本工程采取以上降噪方案進行噪聲治理能夠取得良好的效果，且造價低。

5 結語

為使750 kV變電站噪聲滿足要求，減小噪聲對站內運行人員和周圍環境的影響及危害，750 kV變電站主要采取以下降噪措施:(1)選用低噪聲設備; (2)優化導線選型;(3)優化金具;(4)優化總平面布置;(5)在主要噪聲源前設隔聲、吸聲裝置;(6)從建筑設計和布局上考慮減少噪聲的方案;(7)結構設計考慮降噪措施。通過經濟技術比較，選擇合適的降噪措施，可以為創造綠色環保和環境友好型變電站提供良好的前提條件，提高變電站整體的聲環境水平。

［1］趙麗寧.變壓器降噪控制技術及設計［J］.科技資訊，2007 (33):44.

［2］陳澤萍，李強.變電站環境噪聲評價與防治［J］.電力環境保護，2008，24(1):61-62.

［3］陳豫朝，張廣洲，周翠娟，等.特高壓交流試驗基地變電構架區可聽噪聲源特征頻率分析［J］.高電壓技術，2009，35(8): 1824-1829.

［4］俞集輝，楊越，何健，等.對AC UHV輸電線附近可聽噪聲預測公式的評估［J］.高電壓技術，2009，35(3):451-455.

［5］李艷嬌.變電站電暈放電現象淺析［J］.科技資訊，2009(5):159.

［6］萬保權，謝輝春，樊亮，等.特高壓變電站的電磁環境及電暈控制措施［J］.高電壓技術，2010，36(1):109-115.

［7］劉清培，張全安，賈瑜.降低高海拔地區超高壓變電站電暈技術［J］.中國電力，2009，42(5):89-91.

［8］楊濤.高海拔地區750 kV變電站防暈型金具的研究與應用［J］.中國電力，2009，42(5):95-98.

［9］周建國，李莉華，杜茵，等.變電站、換流站和輸電線路噪聲及其治理技術［J］.中國電力，2009，42(3):75-78.

(編輯:蔣毅恒)