变电站降噪技术助力绿色环保电网建设

变电站降噪技术助力绿色环保电网建设

发布时间：2021-09-18 作者：中国电科院马裕超 刘玉杰

  随着社会经济快速发展和用电负荷的不断增长，以特高压电网为骨干网架的新时代新型智能电网建设正在稳步推进。变电站是电网的线路连接点，担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务。城镇用地资源的紧缺和城市规模的扩大使得越来越多的变电站位置深入城市中心。而大型电力变压器及电抗器是变电站的主要声源，将直接影响变电站周边区域的声环境质量，受变压器、电抗器制造工艺不同、设备长期运行老化等因素影响，特别在夜间或夏季用电高峰期间，电力设备的声辐射水平波动较大，加之居民对夜间环境噪声的敏感程度较高，可能会给居民生活带来一定困扰。

  如何在加快电网建设、保证优质可靠电力供应的同时，持续做好变电站噪声控制工作，提升厂界声辐射裕度，实现企业效益和社会效益的有机结合，已成为当前电网建设的重点工作之一。中国电力科学研究院有限公司（以下简称中国电科院）紧密结合电网发展和工程实际需求，针对性开展变电站变压器减振降噪技术研究，形成了“两条主线，双管齐下；三大维度，综合评估”的变电站降噪技术体系，经过近十余年的潜心研究，自主研发了多项变电站降噪关键技术，为变电站绿色环保、安全运行保驾护航。

  如何让变电站更加安静？

  目前，变电站主要采用声屏障、BOX-IN、降噪装置等方法进行变压器噪声控制。大量现场测试与实验室研究表明，变压器声音主要集中在中低频段，即0~1000Hz范围内的100Hz及其倍频分量上。为了取得更好的变压器噪声控制效果，同时考虑降噪措施的技术经济性，中国电科院提出综合采用器身噪声控制与传播途径控制的降噪方法，从变压噪声源控制以及传播途径控制两个方面展开降噪技术研究，形成了“两条主线，双管齐下；三大维度，综合评估”的变电站降噪技术体系。

  两条主线，双管齐下。

  “两条主线”是指，噪声控制的两大方向即噪声源控制及噪声传播途径控制。

  变压器噪声源控制，采用改进器身材料、结构等方式，能够从源头直接降低变压器噪声水平，降噪效果最为显著；变压器传播途径控制，通过在噪声（振动）传播过程中施加隔/吸声（振）材料以吸收振动声信号能量的方法降低变压器噪声，具有一定的降噪效果并且成本相对较低。

  在噪声源控制方面，主要从铁心材料及其生产工艺、器身减振、箱体声振阻隔等方面进行变压器噪声治理；在传播途径控制方面，主要在变压器、电抗器外部采用隔声、吸声、消声等降噪措施。目前应用最广泛的就是吸隔声材料构建声屏障、整体隔声罩等装置，以降低变压器噪声的外部空间传播，取得了较好的降噪效果，在变压器箱体外部加装隔声层，将隔声板做成若干层，内部填充吸声材料，包括岩棉、玻璃纤维等，当噪声穿过隔声板时，一部分能量被吸收，一部分能量被反射，从而达到降低噪声的效果。

  三大维度,综合评估。

  “三大维度”是指噪声源控制的三大综合评估维度，即铁心材料及其生产工艺、器身减振、箱体声振阻隔等。

  铁心材料及其生产工艺

  国内钢铁企业目前基本具备了薄规格、高磁导取向硅钢制备能力，与国外在高磁导率软磁材料方面的研发差距逐步缩小。通过改进铁心材料特性、结构参数及加工工艺来减小硅钢片的磁致伸缩，降低铁心的额定工作磁密度等方式来减少变压器本体噪声源的振动噪声，这些技术可达到良好的降噪效果。

  器身减振

  器身减振目的是抑制铁心振动向油箱传播，在铁心垫脚和箱底间放置橡胶板等减振垫，使刚性接触变为弹性接触，在变压器器身定位处与油箱的连接件采取软连接，有效降低了振动向外传播。

  箱体声振阻隔

  箱体声振阻隔是为了减小箱壁的振动幅值，增加箱体的隔声性能，从而降低变压器的噪声辐射，逐渐成为目前的主要研究方向。首先是提高整个箱体结构的刚度，比如适当地增加箱壁的厚度和增多加强筋的数目、合理地选择油箱加强筋的形状及其焊装位置等均能提高整个油箱的刚性。其次，通过箱体结构的声学优化设计，采用吸隔声材料和减振吸振等技术手段，提高变压器箱体本身的隔声耗能性能，可大大降低变压器噪声辐射水平。

  聚焦两大核心降噪技术研发

  中国电科院坚持以问题为导向，用求真务实的科研精神，解决变电站噪声实际问题，重点聚焦两大核心降噪技术研发，相信未来变电站降噪技术定会在新材料、新方法、新标准上有所突破。

  首先是低噪声电力设备箱体结构设计。采用吸隔声材料和减振吸振等技术手段，开展油箱声学优化设计，提高电力设备箱体本身的隔声耗能性能,该技术已在汽车、飞机、舰船等领域取得了较好的效果。国外电力企业在变压器、电抗器外部采用的隔声、吸声、消声等降噪措施，如利用吸、隔声材料在油箱壁面施加阻尼隔声层，以降低变压器噪声的外部空间传播，取得了较好的降噪效果。目前中国电科院正在开展低噪声电力设备箱体降噪一体化技术研发，提出了基于复合油箱结构的低噪声电力设备控制技术。相信未来定会具有广阔的市场应用前景。

  其次是模块化变电站围护结构设计。随着国网公司模块化变电站建设步伐的加大，提升户内变电站围护结构的吸隔声性能将成为降低变电站厂界噪声的有效方法，这也是目前中国电科院重点研发方向。

  中国电科院将重点研发新型板材结构和降噪材料，形成户内变电站的多功能复合围护结构体系，优化墙体结构工程应用方案，整体提升户内变电站围护结构的吸隔声性能。

  后续，中国电科院将继续推行“两条主线，双管齐下；三大维度，综合评估”的变电站降噪技术体系，砥砺前行，致力于变电站降噪技术研究，助力国网公司绿色环保电网工程建设。

  责任编辑 | 陶蓉（记者站）