变电站噪声

变电站是重要的电力生产场所，随着现代化城市和工农业经济的发展，部分变电站将处于城 市的中心或人口密集区。因此，变电站内各种电气设备运行时产生的噪声，不可避免地会对 站内的工作人员和附近的居民及环境产生影响。在日益注重环境保护的今天，对变电站内噪 声的产生原因进行分析和控制，减少对工作人员和环境的影响，愈发重要。由于变电站工作 人员身处噪声源之中，所接触到的噪声强度远高于附近居民，因此，本文主要针对变电站内 噪声的产生和对站内工作人员的影响进行分析。V/PvP    2、变电站内噪声及防治 vP      2.1 噪声的危害 vP   ;& nbsp;  噪声是变电站内影响工作人员健康和有效进行工作的重要物 理因素。从物理定义而言，振幅和频率上完全无规律的震荡称之为噪声，但从环境保护的角 度而论，凡是人们所不需要的声音统称为噪声。噪声对变电站内工作人员的影响和危害是多 方面的，其主要表现为对听力的影响；干扰工作人员有效获取有用的声音信号、信息(如设 备正常和异常运行时的不同声响、人员之间的对话等)；对休息和睡眠的干扰，导致疲劳； 对人体的生理和心理影响，导致激动、烦燥等。当人在 100 分贝左右的噪声环境中工作时会 感到刺耳、难受，甚至引起暂时性耳聋等。根据国际标准化组织(iso)的调查，在噪声级85db、 90db的环境中工作30年，耳聋的可能性分别为8%、18%。在70db的环境中，谈话就会感 到困难。因此，世界上许多国家都对环境噪声提出了相应的容许范围，我国也不例外。以国 标城市环境噪声标准(gb309693)中提出的二类昼间标准为例，即:6 : 0022 : 00不 得超过60db(a)。电力工程设计也提出：在距电器2m处不应大于下列水平：连续性噪声水 平：85db；非连续性噪声水平：屋内90db，屋外110db。1鉴于上述噪声危害的存在，在 变电站内，需要考虑噪声对变电站内工作人员及附近居民的影响，并采取综合治理措施。vP      2.2 变电站内的噪声 v/P   ;& nbsp;  变电站内的主要噪声源是变压器(电抗器)等设备运行中铁芯 磁致伸缩，线圈电磁作用振动等产生的噪声和冷却装置运转时产生的噪声，特别是大型变压 器及其强迫油循环冷却装置中潜油泵和风扇所产生的噪声，并随变压器容量增大而增大。我 局进行过检测，有五台带强迫油循环冷却装置的变压器，在运行时，其附近的噪声均超过 60db，最大达到86db。vBR    在高压和超高压变电站内，高压进 出线、高压母线和部分电器设备电晕放电声也是噪声源。      高压室抽风机开启时运转声是高压室内的又一噪声源。    高 压断路器分合闸操作及其各类液压、气压、弹簧操作机构储能电机运转时的声音也是间断存 在的噪声源。    主控室、保护室内的主要噪声源有四类：一 是空调运转时的噪声；二是照明日光灯具整流器振动发出的噪声，由于主控室包括保护室等， 一般空间较大，为了保证照度，装设了大量的日光灯，我局一座220kv变电站主控室装有 86 盏日光灯，保护室内装有50 盏日光灯。当这些灯具工作时，所发出的噪声是不容忽视的； 三是部分室内设备如站用电屏或直流屏上的接触器等振动所发出的噪声；四是站内多种音响 信号或报警装置动作时发出的声音。 vP    2.3 变电站内噪声的控制 vP&n bsp;  ;&n bsp ;&n bsp;噪声的特点是与噪声源同步产生，同步停止，噪声污染在噪 声周围的局部范围，随着距离的增大或局部环境条件(如声屏障等)的影响而较快减弱。控制 噪声的主要方法，首先是降低声源所发出的噪声，其次是在噪声到达人的耳膜之前，采取阻 尼、隔振、吸声、隔声、消声器、个人防护和合理布局等方法，尽量减弱或降低声源的振动， 或将传播中的声能吸收掉，或减弱对耳膜等作用，从而达到控制和治理噪声的目的。因此 对噪声的控制，要采取综合的方法来进行。     2.3.1 对上述噪声源来讲，最主要的是变压器及其冷却装置产 生的噪声，应重点加强检测和控制。vBR    对于经检测超标处， 尽量减少工作人员停留的时间，工作人员工作一段时间后，离开工作区域进行短时休息。若 需长时间工作，工作人员可佩带护耳器等防护用品，还可根据需要和设备运行条件许可，停 用部分潜油泵和风扇降低噪声。    (2)从长远来讲，设计制造 部门应优化设备设计方案，改进制造工艺，降低变压器运行中的噪声。使用部门在设计选型 和订货时，也应选择优质产品，提出有关运行噪声的技术要求。对已运行的变压器等设备， 目前还可采用低速潜油泵代替高速潜油泵等措施来降低运行噪声。检修、调试设备时，应保 证风扇平稳运行， 避免因转动部分与外缘相碰撞、摩擦而产生附加噪声。  ;& nbsp;   (3)对距离变压器较近的噪声较大的主控室或其他人员停留 较多的房屋，则可采用双层玻璃、吸音墙纸等措施，降低噪声。     2.3.2高压或超高压设备，运行中容易发生电晕。电晕产生的 影响是多方面的，不仅是噪声，还包括无线电干扰、电晕损耗等，为控制电晕的产生，应认 真按照有关设计标准和要求进行设计选型。同时，制造部门应优化设计，运行维护中应注意 安装、检修质量，避免出现尖端放电等。     2.3.3 高压室的抽风机，应保证平稳运行，同时可在工作人员 进入工作现场前即开启，工作人员工作时，则可将其停用。这样也不会造成太大的影响。    2.3.4 同样，断路器及其储能机构在长期工作时噪音很小，操 作时，噪音大，主要是控制操作时的非连续性噪音，可选用优质设备，认真检修、调试设备 等。 vP    2.3.5针对室内噪声源，采取的措施主要有：将空调室外机布 置在室外，选用合格的接触器、整流器等措施，对运行中声响较大的设备及时更换、调整等。 同时，应优化室内照明设计，已投运的变电站，在室内照明满足要求时，尽量少开日光灯。    2.3.6 从建筑设计和布局上考虑减少噪声的方案应受到高度 重视。如在城区变电站，可将变压器布置于室内，选用gis设备，在室内考虑布置吸声材料， 采用吸声结构等。对于噪声超标，而且位于人口密集区的变电站或设备，还可考虑设置隔声 屏障，由于设置隔声屏障费用较高，一般应进行综合经济技术比较。 vP   ;& nbsp;  2.3.7对于站内各种音响信号或报警装置动作时发出的声音， 应从两方面看待，一方面这部分声音是一种有用信息，它能及时提醒，告知运行人员设备运 行状况；另一方面，也可能对事故处理和操作中的运行人员产生干扰、影响。因此，对这类 声源，首先应保证其可靠清晰，在不致产生误解的情况下，调整音量和音质，做到清晰、悦 耳。我局即对部分站中央信号音响装置进行了改造，取得了较理想的效果，变电站值班人员 反应良好。其次，当这些音响发出，运行人员获取足够的信息后，应及时进行复归和解除。vP    3、结束语 vBRxBR    综上所述， 变电站内电气设备在运行中，将产生噪声，变压器等设备产生的噪声还相当严重，因此，有 必要对变电站内的噪声进行控制。vBR    要控制变电;站内电气设 备运行时产生的噪声，应首先分析站内噪声的来源，并进行现场测量(噪声的测量应按有关 标准进行)，然后根据有关标准和现场情况确定容许的声级。其次，根据分析，确定方案。 对噪声的控制，应从声源控制、传声途径控制、合理建筑结构和隔声、吸声设计、工作人员 防护等几个方面，综合进行。这样，就能有效地控制噪声对工作人员的影响，减轻噪声对环 境的污染。变电站（换流站）与输电线路噪声及其治理综述迟 峰 ,李莉华 （华东电力试验研究院有限公司,上海 200437） 摘 要:随着对输变电工程环境影响的重视,噪声影响及其治理问题是其中较为突出的问题 .介 绍了变电站 主要噪声源变压器,输电线路和换流站噪声及其治理的国外情况,主要对国内外降低变压器本 体噪声及辅助 冷却装置噪声采取的技术措施,变压器有源消声法,在导线表面采取缠绕扰流线或直接使用低 噪声导线以降 低导线噪声的方法,换流站主要噪声源设备（换流变压器,平波电抗器,滤波器组等设备）降噪研 究和措施作了 阐述.关键词:噪声;变电站;变压器;换流站;输电线路;导线中图分类号:X83文献标识码:A1 引言随着经济的持续快速发展和用电需求的日益 增长,世界各国高度重视输变电工程的环境影响. 在已运行的超高压交流输电和高压直流输电工程 中 , 噪声是较为突出的问题,噪声影响及其治理在 输变电工程的建设与运行中必须考虑.变电站 （换流站）噪声和输电线路噪声是输变电工程主要 的噪声源.变电站（换流站）噪声治理主要分为无 源消声和有源消声两种方式,前者是利用吸声,隔 声,减振等手段,让声波的能量耗散掉,或是阻隔 噪声的传播;后者则利用一个可被控制的次级声 源产生次级声场,使之于噪声场的相位相反而抵 消噪声场.输电线路噪声则包括风噪声和电晕噪 声,其治理技术已较为完善,在发达国家已得到广 泛应用.2 变压器噪声及其治理1,2 变电站最大的噪声源是变压器.变压器的噪 声由两部分组成: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,油箱（包括磁 屏蔽等）等产生的噪声;冷却装置噪声包括风扇和 油泵噪声.2.1 变压器噪声的测量方法1 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必须进行修正,甚至需 要在特定声学环境（如消声室）中进行.而声强法 则不同,运用高斯定理,从声源发出遇到障碍物后 返回到高斯面内的声音是不计入面积分结果的. 因此声强法可以有效地避免周围环境对噪声测量 的影响.70 年代中后期,随着随机信号分析理论 逐步深化，在FFT谱分析技术的基础上，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.1991年,美国的R.P.Kindi等人在美国中央 电力研究所的资助下,通过一系列的试验研究,提 出了一种称之为声强测量法的噪声测量法.采 用这种新方法,变压器噪声的测量可以不必在专 门的测试室中进行,即使在背景噪声及声反射较 大的生产车间内也同样能够进行测量工作.这种 测量方法的基本原理是:根据两个邻近放置的压 敏微音器之间中点处的声压梯度的变化,用有限 差分法近似求得该处声波质点的振动速度,瞬时 声压和它相对应的瞬时质点速度之积的时间平均 值,便是该处的声强.将空间平均声强乘以相应 的面积,便可求得变压器噪声的输出功率.声强 法能够对真实负载条件下实际运行的变压器进行 噪声测量.用户在验收变压器时便可对额定负载 下的噪声值进行验证,从而可避免用标准法在现 场测量的噪声值与出厂时测量值的不一致,使用 户能够辨别出是正常的运行噪声还是非正常的故 障噪声.2.2 变压器本体降噪技术1,3reserved.2.2.1 铁心采取的技术措施 各国的试验研究结果证明,变压器本体噪声 的大小直接取决于铁心所用硅钢片磁致伸缩的大 小.变压器若用磁致伸缩大的硅钢片叠积铁心, 其噪声水平肯定高.因此,研究与磁致伸缩有关 085节能减排电网侧行动上海电力2007年第 6 期 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights 的各种因素,从而采取有效的技术措施来控制和 减小硅钢片的磁致伸缩(一般用表示)，是降低 变压器噪声最根本,最有效的方法.对铁心采用 的技术措施有以下几方面:(1) 使用 磁致伸缩小的优质硅钢片,包括 通过激光照射等方法提高硅钢片结晶方位的完整 度,使用玻璃质涂层减小值,提高硅钢片中的硅 含量等.(2) 降低铁心的额定工作磁密度以减小 值,但降低铁心额定工作磁密度会导致变压器体 积和重量增加,经济性指标变差,且当额定工作磁 密低于1.4T时，负载电流引起的噪声升高有时 甚至会超过铁心磁致伸缩的振动噪声.(3) 改进铁心结构和设计,铁心的几何尺寸 应避免谐振.(4) 采用先进的加工工艺及精度高和机械应变小的数控剪床来剪切硅钢片,并采用先进的叠 积和起立工艺.以避免在剪切硅钢片及叠积,起 立铁心的生产过程中各种外力对特性的不良影 响，尤其要防止弯曲应力使硅钢片的变坏.(5) 改进铁心与油箱间的机械连接方式,使 通过垫脚传递给油箱的振动减小，从而降低噪声. 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.如日本研制开发 的一种特殊的制造工艺，生产出了含硅量为6.5% 的硅钢片，并在 1989 年前后用这种硅钢片制造了 多台高频变压器，在降低噪声方面取得了明显的 效果;德国的TU公司用磁密1.42T设计制造了 一台 300MVA 的电力变压器，相距 5m 处的噪 声为50dB(A);德国的BBC公司用磁密1.2T 设计制造了一台31.5MVA的电力变压器，相距 3m处的噪声为36dB(A);日本日立公司用计算 机解析了绑带紧固力与铁心噪声的关系，从而使 300MVA 级超低噪声变压器铁心的噪声降低到 了 40dB(A)左右.2.2.2 油箱及其结构件采取的技术措施 铁心的磁致伸缩振动是通过铁心垫脚和绝缘 油传递给油箱以后，再以箱壁振动噪声的形式向 四周发射.为了减小箱壁的振动幅度，必须设法 提高整个油箱的刚性.实践证明，这对降低变压 器油箱壁的振动噪声是十分有效的. 虽然传递到箱壁的磁致伸缩振动中含有多种 频率成分，但经验证明，对于变压器及带有气隙的 铁心电抗器而言，只须考虑其中的基频及二，三， 四次高频成分就足够了.2.3 变压器冷却装置的降噪措施1，3 对于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;对于强油自冷 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.2.3.1 降低冷却风扇噪声的技术措施 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.试验表明，降低风扇转速， 改进叶片形状，提高叶片平衡度，增大直径和轮毂 比，用纤维增强塑料(FRP)制作叶片等，可使冷却 风扇的噪声明显降低.低噪声冷却风扇的研制成 功，大大降低了强油风冷式冷却装置的运行噪声. 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为47dB(A).2.3.2 降低自冷变压器散热器噪声的技术措施 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和管路中绝缘油传递到散 热器后引起的振动噪声.为了隔断通过输油管路这条固体路径传递的 振动,最有效的方法是在本体油箱与散热器之间 采用防振接头.为了隔断通过管路中绝缘油传递 的振动,最有效的方法就是将散热器与变压器的 本体油箱分开,采用单独安装散热器的方式.这 样,不仅隔断了通过输油管路中绝缘油传递的振 动,同时把通过输油管路传递的振动也隔断了. 另外,在散热器上装设防振支架,也能够降低散热 器的振动噪声.2.3.3 降低变压器油泵噪声的技术措施 为了降低变压器油泵的噪声,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.2.4 隔音技术1,4 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.185reserved.2007年第6 期上海电力节能减排电网侧行动1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights 2.4.1 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.隔声板可用钢板(一层或两层)制成,也可用 混凝土板制成，或用两者混合制成.其结构型式 及隔音效果如下表 1 所示.表 1 隔声壁的结构及其效果隔声壁名称隔声壁构成隔声量/dB(A)A型组装式钢板隔声壁钢板+吸声材料1015 B型组装式钢板隔声壁钢板+吸声材料1223 B型组装式混合隔声壁钢板+混凝土+吸声材料1725 B型组装式混凝土隔声壁混凝土 +吸声材料2040 隔声壁名称隔声壁构成隔声量dB(A)A型 组装式钢板隔声壁钢板+吸声材料10215B型组装式钢板隔声壁钢板+吸声材料 12223B 型组装 式混合隔声壁钢板+混凝土+吸声材料 17225B 型组装式混凝土隔声壁混凝土+吸声材料 20240 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.2.4.2 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.这种高效隔声板由复合钢板和框形附加重物 构成,通过薄弹簧钢片将它直接焊装在油箱加强 铁之间.试验研究表明,通过加强铁直接传播的 振动是引起油箱噪声的主要原因.隔声板薄弹簧 钢片将复合钢板和框形附加重物连接到加强铁 上.框形附加重物用于调整高效隔声板的振动特 性,使高效隔声板的振幅明显低于加强铁的振幅, 而加强铁的振幅通常又比箱壁的振幅低得多因 此,焊装在加强铁之间的高效隔声板,能够有效地 屏蔽住由箱壁发射出来的振动噪声.这种高效隔 声板与a型组装式钢板隔声壁隔音效果基本相 同,但占地小得多,安装时间和费用也少得多.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10dB(A).2.4.3高效隔声板与B型钢板隔声壁的混用 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，不仅可使变压器的噪声明显降 低，而且可使变压器的占地面积，安装工期和所需 费用大幅度减小.以日本的日立公司为例，该公 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，取得了显著的效果.仅就 300MVA 的 275kV 级大型低噪声电力变压器 而言，研究结果表明，通过高效隔声板(带吸声材 料),B型钢板隔声壁及高效冷却器的混合应用， 能够使其合成噪声降低到50dB(A)以下.2.4.4 隔音室 把变压器装在隔音室里,这样可使噪声降低 2030dB(A).但是隔音室的设计也有很多的 困难,最大难度是如何把变压器损耗的热能散出 去;如何把室内的声音吸收掉,防止发生交混回 响;如何开门检查或检修.隔音室的结构有复杂 的和简易的两种.前者,把整个变压器放在室内,并保证应有的带电距离,引出线可采用电缆直接 连接或通过穿墙套管引出,冷却装置布置在外,此 结构隔音效果较好,但造价较高.后者,安装在变 压器上的套管及压力释放阀穿过盖板突出在外 部,散热装置置于隔音室的外面,与变压器连接的 油管穿过隔音墙,通常是和自冷,强油自冷,强油 风冷或低噪声冷却器组合起来.此结构能降低噪 声1015dB(A)，造价便宜得多.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50000kVA/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降低到1.57T;铁心柱高由268 cm降为246cm;在铁心垫脚与箱底之间放置25 mm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;合理控制铁心的夹紧力，铁心施 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 40.7dB5.reserved.2.5变压器有源消声法(ATNC)6 所谓有源消声法,就是在变压器附近(通常离 变压器1m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二,三, 四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.其基本工作原理是，首先将变压 285节能减排电网侧行动上海电力2007年第6期 1994-2008 China Academic Journa1 E1ectronic Pub1ishing House. A11 rights 器的噪声信号转换为电讯号，并将电信号调制放 大以后用来激励噪声发生器，使各噪声发生器发 射出来的噪声，其幅值分别与变压器噪声的基频 及二，三，四次高频分量的幅值相等，而它们的相 位却相反，从而使变压器的噪声受到破坏性干扰， 使其声压和声功率明显降低.与传统的无源降噪 方法相比，有源噪声控制不仅理论上消声量可达 到很高，而且体积小，便于设计和控制，是在城市 变电站中具有广阔的应用前景.1980 年美国的 Angevine 公司首先研制成功了变压器噪声的有源消声法.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.此套系统 有三个硬件部分，它分别是调节器，传感器和电子控制器调节器利用压电陶瓷制成，在100Hz 400Hz 之间有极高的灵敏度,降噪效果相当可 观美国西屋公司对60Hz电力变压器的试验结 果表明有源消声法对于120Hz基频噪声和 240Hz,360Hz的二，三次高频噪声而言，其衰减 量分别为 20dB(A),15dB(A)和 13dB(A).德， 英，日等其它一些国家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.3 输电线路噪声及其治理情况7，8 随着输电线路不断地向大容量和超，特高压 化发展，由输电导线带来的风噪声和电晕噪声以 及对环境的影响问题，越来越受到人们的关注，并 逐步成为线路建设中必须解决的重要课题之一. 目前，随着特高压输电技术研究的日益深入，我国 防导线噪声的研究已逐步展开，但实际应用情况 较为缺乏.在我国输电线路飞速发展，特别是在 特高压输电线路的前期准备工作中，应对国外噪 声防治的研究与实践加以借鉴.日本国土狭窄，线路经过人口稠密地区，线路 引起的噪音问题比较突出，从20世纪60年代后 期建设超高压线路开始，日本即对输电导线风噪 声和电晕噪声的机理及其防治对策进行不断的研 究，在输电线路噪音机理与防治方法研究方面积 累了丰富的经验，其经验可供借鉴.日本降低导 线风噪声和电晕噪声水平的方法主要是在导线表 面采取缠绕扰流线或直接使用低噪音导线.3.1 导线表面采取缠绕扰流线的风噪声防治措施 导线风噪声一般是指自然风作用在导线上所 产生的人耳所难以忍受的声音.风噪声的振动频 率大致为50250Hz，属于声音的低频范围导 线风噪声具有较强的穿透力，随着空间距离的增 大衰减较慢，因此能传播到较远的地方，一般可达 1km.风噪声的发生机理是:固体在流体中发生振动 时会引起周围流体的压力变动，因而产生声波并向 四周传播.但是，有时固体在流体中即使不发生振 动也会产生声音，这种由传播声波的介质自身的运 动所产生的声音叫作压力噪声.在架空输电线路 中，风吹过导线后所引起的噪声就是其中一例，通 常把这种噪声称为导线风噪声(AeolianNoise).(1) 导线上缠绕扰流线降低风噪声的机理 导线风噪声是随着气流从导线周围剥离引起 压力变动而产生的，因此设法改变导线断面形状 或者增加导线表面的粗糙度，使气流处于乱流剥 离状态，就有可能降低导线风噪声.具体办法是开发用铝线或铝包钢线制成的扰流线(Spiral Rod),如图1所示.图 1 风噪声扰 流线简图大量的试验和现场实测证明, 用这种扰流线缠绕在导线周围,可 以有效地降低导线风噪声.但其 副作用是,在导线上缠绕扰流线 后,导线的电晕噪声和无线电干扰 水平均略有增加.因此,扰流线的 外径和节距等技术参数,对降低导 线风噪声以及控制电晕噪声和无 线电干扰水平的效果至关重要.经过在低噪声风 洞等试验室的反复试验以及在线路现场的实测, 得到了不同导线和地线所需要的扰流线的外径和 节距等结构参数的优化结果如表2所示.表 2 导线风噪声扰流线的规格项目规格/mm2导线外径/mm扰流线外径/mm扰流线节距/mm 导线41028.56.0250 81038.47.0400 152052.88.0400 地线 AC15016.02.3120 AC26021.02.6120 比较有代表性的 500kV 输电线路采用导线ACSR410X4采取缠绕扰流线措施后，处于风噪 声的主要频率带的噪声水平降低了 10dB以上， 如图 2 所示.reserved.(2) 扰流线 在超高压输电线路导线上缠绕扰流线主要有385 2007年第6 期上海电力节能减排电网侧行动 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights 图2 缠绕扰流线措施前后的风噪声功率谱 图 3 导线风噪声扰流线缠绕方式 3种不同的方式(参见图 3):(1)对角2条缠绕方 式;(2)对角密着4条缠绕方式;(3)密着2条缠绕 方式.经试验和现场实测证明，3 种缠绕方式对 降低导线风噪声均有效，而其中对角密着4条缠 绕和密着2条缠绕方式不仅能降低导线风噪声， 而且对降低导线电晕噪声也有很好的效果. 为了有效地降低导线风噪声，在需要采取缠 绕扰流线措施的场合，从悬垂线夹出口处开始，在导线的全档长度上都要安装.在装有防振锤的场 合,可从防振锤线夹出口处开始安装.扰流线的 螺旋方向分为右旋和左旋两种方向.在分裂导线 的场合,相邻的次档距上应安装不同旋向的扰流 线,相邻的子导线上也应安装不同旋向的扰流线, 以增强降低导线风噪声的效果.导线风噪声所缠 绕的扰流线的单根长度,用于导线和地线时有所 不同,分别为 2.5m 和 1.5m.3.2 低噪声导线的开发应用 随着输电线路导线分裂数的不断增加,采取 缠绕扰流线措施降低风噪声的场合越来越多.从 设计方面,不仅要考虑缠绕扰流线以后引起导线 自重的增加,风压荷载的增加,而且要考虑导线电 晕噪声和无线电干扰水平的增加.从施工方面, 要考虑导线分裂数增加以后缠绕扰流线作业人工 安装费用的增加.综合考虑了以上各个方面,经 过反复试验研究,日本在 20 世纪80 年代开发出 了低噪声导线，并从1987年开始在500kV输电 线路中实际使用.低噪声导线是一种兼顾防风噪声和电晕噪声 的特种导线.低噪声导线是在导线制造过程中， 直接在其外层绞制上若干股类似扰流线的异型线 股.这种异型线股的高度要比扰流线的直径小， 而且具有一定的开角，使新型低噪声导线不会增 加导线的电晕噪声和无线电干扰水平，而且与缠 绕扰流线措施具有同等的防风噪声效果.为了降 低导线的电晕噪声和无线电干扰水平，有的低噪 声导线外层全部再用梯型截面的线股绞制，其中 部分线股的高度较高，在导线表面形成一定的突 起.图 4 为不同规格低噪声导线的结构简图，由 图4 可见大截面导线的突起部分开角比一般导线 的突起部开角小.图 4 不同规格低噪声导线的结构简图 日本在20世纪90年代建设了特高压1000 kV输电线路，线路分南北和东西2个方向先后 建设.在建设南北线路一新消群马干线(111 km)和群马山梨干线(138km)时,导线大多采用 普通钢心铝绞线ACSR810,导线表面电位梯度较 高，为1415kV/cm.为了兼顾防风噪声和电 晕噪声,采用了在导线上对角缠绕4根扰流线的 方法与500kV相比,子导线数增加1倍，由于 人工作业量大,施工安全和成本均存在不少问题. 为此，以后在建设东西线路一新枥木干线(240 km)时，专门开发了特高压1000kV输电线路用低噪声导线LN2ACSR960,并在该线路上部分采reserved.用，成为世界上首次在特高压1000kV输电线路 485节能减排一电网侧行动上海电力2007年第6期1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights 上使用低噪声导线的实例这种低噪声导线的铝 截面为960mm2,比特高压1000kV输电线路用 普通钢心铝绞线AC2SR810的铝截面要大，外径 增加约5%,导线表面电位梯度有所下降.而且 导线外层全部采用梯型截面的线股绞制,其中4 根线股的高度在导线表面形成一定的突起,兼顾 考虑了降低风噪声和电晕噪声的作用.另外, LN2ACSR960低噪声导线的表面还经过了人工 老化处理,增加了导线表面的粗糙度.试验表明, 导线这种表面粗糙度的增加对降低风噪声和电晕 噪声均有效.LN2ACSR960开发初期，曾在电力 中央研究院进行了风洞试验,电晕和无线电干扰 等试验,并在赤城特高压试验线路进行了风噪声 和电晕噪声的长期现场试验,验证了这种低噪声 导线具有良好的防风噪声和电晕噪声等特性.4 直流换流站及输电线路噪音及其治理4.1 换流站主要噪声源及噪音分析(1) 换流变压器 换流变压器噪声包括电磁噪声,冷却风扇噪 声和变压器振动引起的结构噪声,形成的机理和 特征为:变压器因铁心在磁通作用下产生磁致伸 缩振动所引起嗡嗡声为电磁噪声.功率越大, 电磁噪声越高.电磁噪声由变压器向外辐射,特 别是产生共振时,辐射噪声更强.变压器电磁噪 声的基频为供电频率的2倍,且有高次谐波的噪 声成分.体积较大的变压器,其谐波频率较低,而 体积较小的变压器,其谐波频率较高.变压器冷 却风扇主要由空气动力性噪声,机壳,管壁,电动 机轴承等辐射的机械性噪声和风机振动带动变压 器壳体振动辐射的固体声.因变压器风扇转速较 高,辐射的噪声主要集中在中高频.变压器的振 动通过基础地面向邻近的建筑结构传递,引起它 们振动而产生的噪声为二次噪声.(2) 平波电抗器平波电抗器分为油浸式和干式，位于阀厅外 直流场中,噪声能量分布在很宽的频率范围内，在 低频段100,200,300,400Hz的中心频率上出现 峰值，在中高频段上趋于平缓.平抗前噪声总声 级为8590dB.平波电抗器的噪声其发声机理,声级强度,频率范围均与换流变压器相同.(3)滤波器组 换流站装有大容量的滤波,并联电容器装置, 台数多,单台容量大和高次谐波电流流入电容器 等原因,使得电容器噪声成为换流站中噪声来源 的主要因素之一.换流站通常设有交流和直流滤 波器组,且一般分布在站区角上,露天开阔布置. 布置紧挨换流站围墙,其噪声对换流站外构成干 扰.滤波器组噪声能量分布在很宽的频率范围内，在低频段的50,100,125,200,300Hz的中心 频率上出现峰值,在中高频段上趋于平缓.滤波 器组围栏处噪声总声级为63.665.6dB. 滤波器组中的电抗器和电容器产生的噪声主 要是电磁噪声,只是在声级强度上低于换流变压 器和平抗的噪声.(4)其他设备 阀外冷设备的风冷机组或冷却塔也是产生换 流站噪声的设备.4.2 换流站降噪研究与措施 国外对换流站噪声治理的研究起步比较早, 研究也比较深入,对换流站主要噪声源的噪声治 理也有成功案例.如瑞典的 ABB 公司和德国 SI2 EMENS 公司等设备生厂商对换流站设备降噪有 较深研究,并在世界上直流工程中换流站有应用, 在换流站的设计上对主要噪声源设备的安装采取 如下措施:一是将其整个设备隔离起来,以降低其 辐射噪声;二是将设备周围的围墙采用吸声设施, 以降低其噪声水平.采用降噪的方法是根据当地 的环境噪声标准要求及经费多少来设计的,因为 不同的降噪措施,造价是不同的,所以在不同的环 境噪声标准要求下,采用不同的吸声,隔噪措施.(1) 换流变压器换流变压器采用整体封装的boxin 技术，它可将换流变压器的噪声水平降低1520dB.(2) 平波电抗器(smoothingreactors)对于干式平波电抗器，可采用顶部与底部封 装分别加装屏蔽层的方式降噪屏蔽后降噪效果 可达 1520dB.(3) 滤波器组(AC&DCfiltercapacitors) 对于滤波器组电容器,设计时在电容器组架 中加装降噪设备,且可通过分段设计降低电容器 组架高度从而减小噪声水平.研究表明采用降噪 措施后的电容器可减小1020dB的噪声水平.滤波器电抗器(ACfilterreactors)reserved.滤波器电抗器,可在电抗器外部加装隔音罩 桶,来吸收电抗器产生的噪声辐射.采用此技术585 2007年第6 期上海电力节能减排电网侧行动 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights 噪声水平可降低 20dB.阀冷设备等其他设备(valvecooling/airconditioning) 采用低噪音风扇,若需要可加装消音器 (damper).上述降噪方法已在新西兰南北岛(NewZeal2 andLink)等多个直流工程中得到应用.近年来， 我国三常直流工程的政平换流站,三广直流工程 的江陵换流站，三沪直流工程的华新换流站以及 贵广一回的肇庆换流站也都根据上述原理，进行 了噪声专项治理，并取得了良好效果.5 结语(1) 变电站内最大的噪声源变压器，目前主 要采用变压器本体降噪技术，变压器冷却装置降 噪技术，隔音技术，变压器有源消声法(ATNC)等 方法和技术对变压器进行降噪.(2) 在输电线路噪声治理方面，主要是采取 在导线表面采取缠绕扰流线或直接使用低噪音导 线的方法来降低输电线路导线风噪声和电晕噪声 水平.(3) 直流换流站设备的噪声源来源于换流变 压器，平波电抗器，滤波器组等设备，可采用屏蔽， boxin等技术降低换流设备噪音水平.参考文献:1 变压器的噪声，董志刚.变压器.1996，(10):37240.2 Studyofnoiseemittedbypowertransformersbasedonto2 daysviewpoint，E.REIPLINGER 等.国际大电网会议.1998，12208 论文.127.3 变压器的噪声及其合理控制，林明芳.韶关学院学报.2004，25(9):45247.4 降低变电站噪声的常用措施，姜益民电力建设.2005,26(9):125.110kV油浸式变压器的噪声控制,李友山机电工程 技术.2002，31(4):552566 Useofactivenoisecontrol(ANC)technologytoquietpow2 ertransformers,J.Vierengel 等.国际大电网会议.1998, 122301 论文.127.7 特高压送电线路及OPGW在日本东京电力公司的应用，赤 坂广二等.电力系统通信.2006,27(164):20223.8 输电线路低噪声导线的开发研究,尤传永.电力建设.2005, 26(9):P125.9 特高压直流换流站设备的降噪措施,杨一鸣等.高电压技 术.2006,32(9):1492152.