往复振荡消声技术在变电站噪声控制中的应用.pdf

2 0 0 9 年第 4 期 上 海 电力 往复振荡消声技术在变 电站噪声控制中的应用 蔡俊 ， 金 伟 ( 1 上海交通 大学 环 境科学与2 12 程学院 ， 上海 2 0 0 2 4 0 ； 2 上海市 电力公 司 沪西供电分公司 ， 上海 2 0 0 0 5 1 ) 摘要 ： 通过对 上海市电力公 司沪西供 电分公 司 3 5 k V宣化变电站噪声 治理工程 的现场测试 和数据分 析 ， 决 定采用往复振荡消声技术作为 治理 变电站噪声的主要措施 。文章介 绍 了往复振 荡消声技 术在变 电站噪声控 制中的应用特点及控制效果 。 关键词 ： 往复振荡 消声 ； 变 电站 ； 散热通风 ； 噪声控 制 中 图 分 类 号 ： TB5 3 5 文 献 标 识 码 ： B 变 电站 作 为整 个 电 网 中 的一 个 节点 ， 担 负 着 电能传输、 分配任务 。大 型变压器是 电力系统中 最重要的设备之一， 其运行 的可靠性 ， 直接影响到 整个 电力 系统 的安全运 行 及经 济效 益 。 近几 年来 ， 由于 上 海 城 区 的 不 断扩 大 以及 城 市 电 网快 速 的发 展 ， 有 些 变 电站 需要 建 在 靠 近 居 民 区或直 接建 在 居 民 区 内 ， 于 是 降低 变 压 器 噪声 的 问题就 显得 尤为 突 出 了。 l 往复振荡消声降噪技术 1 1 现有 变 电站噪 声控 制技 术 变 电站 的 噪声 主要 由变压 器 的噪声 和 排风扇 的噪声 构成 。其 中 ， 变 压 器 的噪 声 以低 频 噪 声 为 主 ， 而排 风扇 的 噪声则 以中 、 高 频噪 声 为主 。变 压 器 的噪声 又来 自于 变 压 器 本 体 和 冷 却 系 统 两 部 分 ， 本体 的噪 声 主要 由铁 心 硅 钢 片 磁 致 伸缩 引起 的振 动 ， 通 过铁 心 垫 脚 和 变 压 器 油传 递 给箱 体 和 附件 而产 生 ； 冷却 系统 的 噪 声 主 要 由 风扇 和油 泵 的振 动而 引起 L 1 。 目前 ， 通 常从两 个方 面采 取 降噪措 施 _ 3 ： 一 是 降低 变压器 本 身 的噪声 ， 即控 制 噪声 源 ； 二 是在 变 压器外 部采 取 消声 或 隔 声 的措 施 。一 般 来 说 ， 通 过 控制 铁 心 的 振 动 ， 能 降 低 变 压 器 本 体 噪 声 5 d B； 通过 控制 油 箱 振 动 ， 并 采 用 隔 、 吸 声 措 施 ， 能 降 低 噪声 1 0 d B。但 控制 铁 心 振 动 的 改造 工 作 量 较 大 ， 控 制 油箱振 动 也可 能影 响其 散热 能力 ， 对 于 已经定 型 出厂 的变压 器 ， 这种 改造 更为 困难 ， 即使 实 现 ， 其 经济 性 也 极 差 。如果 变 压 器 本 身 噪声 不 变 ， 但采取有效的消声降噪措施 ， 厂界噪声有可能 降低 。为降 低 整个 变 电站 的 噪声 ， 降 噪 的 主要 技 术措 施 可从 以下 两 个 方 面进 行 ： 一 是在 内部 把 它 的噪声 降下 来 ， 二 是从 噪声 向外 扩 散 的 出 口人 手 把 噪声 降下 来 。若 对 变压 器 室 进 行 隔 声 处 理 ， 而 不 作 室 内 吸声 处 理 ， 则 隔 声 量 会 大 幅度 下 降 。 因为室 内墙 壁各 表 面多 次 反射 而产 生 的混 响 声 ， 可能 与 噪声源 的 直达声 叠 加而增 加 噪声声 强 。而 散热 通风 口是 噪 声 向外 扩 散 的 主要 途 径 ， 对 于 变 压器 低频 大波 长声 波控 制效 果也 十分 有 限 。由于 低频 声波 在空 气 中 衰减 很 慢 ， 为 了削 减 低 频 噪 声 不 得不 采取 大 幅增 加 消 声 结 构 深 度 的方 法 ， 这在 多数项 目中 由于受 空间 、 外观 限制 往往 无法 实现 。 1 2往复 振荡 消声 降噪 技术 特点 往 复振 荡消 声 ( 声 陷 阱 ) 技 术是 上海 交通 大学 环 境科 学与 工程 学 院研 制 的 一 种新 型 降噪 技 术 ， 主要采 用 了具 有 优 异 隔声 性 能 ( 1 mm 厚 的 材 料 对入 射 的 2 5 0 1 6 0 0 Hz的声 波 ， 具 有 高 达 1 7 3 4 d B的隔 声 量 ) 的隔 声 功 能 ( GS GN) 材 料 ， 故 能对 入射 声波 形 成“ 声 陷 阱” 式 的消声 结构 。 当无 规入 射 的入射 声 波作用 到往 复振 荡消声 结构 表 面时 ， 绝 大 部 分 的人 射 声 波均 可 进 入 此 结 构 中 。由于 此 声 结 构 的前 后 表 面 均 设 置 了开 孔 GS GN 材料 ， 使 无 规 人 射 的声 波 能 大 量 进 入 ， 而 一 旦进入则很难逃逸而“ 陷” 在其间被迫作往复振 荡 ， 又 因在 往复 振 荡 中 多 次 穿过 设 置 在 中 间 的 吸 声 层及 空腔 ， 从 而 实 现 了在 很 宽 的频 谱 范 围 内 的 对 人射 声波 的 高效 消能 吸 收 ； 又 由于 GS GN 材料 本 身 的优异 隔声 性能 ， 入 射波很 难 穿透 ， 最终 获得 往 复振 荡消 声 的 效 果 。经 权 威 监测 机 构 测 试 ， 该 结 构平 均隔 声 量 ( 1 0 0 3 1 5 0 Hz ) 为 3 4 5 d B， 平 均 降噪 系数 为1 1 1 。 2 往复振荡消声技术 的应用 一 2R7一 上海 电力 2 0 0 9 年第4 期 由于往复 振荡消 声技术 是专 利产 品 ，其应 用 还处 于起 步 阶段 ，在变 电站 的应用 尚属 首例 。上 海市 电力 公 司沪 西供 电分 公 司 3 5 k V 宣 化 变 电 站是国内外第一个应用往复振荡消声降噪技术的 变电站 。 2 1 项 目概 况 3 5 k V 宣化 变 电站装 有 2台 3 5 k V 的主 变压 器 ， 其 中 1 号 主变压 器 室 与相 临 居 民小 区仅 一 墙 之 隔 ( 直线距 离不 足 4 0 m) ， 变压 器室 后上 方通 风 气楼 直通楼 顶 ， 变 压 器 室 内噪 声经 气 楼从 楼 顶 出 风 口处泄露 ， 直接 影 响 紧 临住 宅小 区的 高层 住 户 ( 变 电站 出风 口高度 ， 相 当于对 面高层住 宅的 5楼 高度 ) ， 因此 居 民噪声 投诉 主要集 中于 5 l 0楼 的 住户 。在变 电站 降 噪项 目实施 前 ， 夜 间厂 界 噪声 为 5 3 1 d B( A 表 示 用 A计 权 网络 测得 的声 压级 ) ， 站在 厂 界 围墙 外 就 能 听到 变 电站 传 出 的 “ 嗡嗡 ” 声 。由于变 电站 所处 市 中心 ，属地 环 保局 要求该项 目噪声 控制达 到 I I 类 地 区标 准 ， 也 就是 白天厂界 噪声 不 得 高 于 6 0 d B( A) ，夜 间不 高 于 5 0 d B ( A) 。而 变 电站 连 续 供 电 的工 作 特 点 决 定 了厂界噪声 必须控 制在不 高 于 5 0 d B ( A) 。 2 2变 电站噪声 源分析 3 5 k V宣 化变 电站 中变压器 噪声频 谱特 性 参 见 图 1 。从 图 1中 可 以看 出 ， 变 压 器 室 室 内 噪声 高达 7 4 d B ( A) ， 所 要处 理 的声 源频带 宽 、 范 围广 ， 其 中特征 频率 ( 1 0 0 、 2 0 0 Hz ) 比较 突 出 。因此 ， 降 噪方 案 的 关键 ， 主 要 集 中 在对 低 频 声 波 的处 理 。 其 中， 由于 主变 室 进 口风 口紧靠 3 5 k V 变 压 器 ， 而且 与 变 电站 厂界 围墙 相距 仅 2 r r l ， 成 为 能否 降 噪 成功的关键 。 号 j 璺 姐 图 l 变 压 器 噪 芦 源 的频 谱 特 性 曲线 2 3降噪 方案 根据 噪声源 频谱 特 性 和变 电站布 置 ， 控 制 噪 声方案 采用 以下措施 ： ( 1 ) 采用往 复振荡 消声技术 设计空 间吸声 体 和吸 声结 构 ， 降 低 室 内混 响 ； ( 2 ) 对主变 室的通风 气井进 行声 能衰减处 理 ； ( 3 ) 将现 2 8 8 有 变压器 室铁 门进行 降噪隔声 处理 ； ( 4 ) 采用 往 复 振 荡消声 技术改 造变压 器室 的进 、 出风 口结 构 。 由于该项 目所 处 理 的 噪声 主要 分 布 在 低 频 段 ， 因此在 保证 足够散热 通风量 的前 提下 ， 对通 风 口等透声 部位专 门设计 了往复 振荡 消声 通风 百叶 ( I g度 为 3 0 0 mm， 流 通 面 积 为 4 5 ， 静 压 损 失 为 2 5 0 P a ) 衰减 声 能 ， 防止 特 征 低 频声 外 泄 ， 影 响 周 围声环 境质量 。 2 4噪声控 制效 果 上 海市 电力环境 监测 中心 于 2 0 0 9年 1 月 1 2 日晚 问对宣化 变 电站 进 行 了噪 声 测试 ， 测 量 采 用 B&K 2 2 6 0型精 密声级 计和 B &K 4 2 3 1型声校 正 器 。测得 进 、 出风 口 l m 处 声 压 级 ( 用 A 计权 网 络测得 的声 压 级 ) 分别 由原 来 的 6 6 6 d B( A) 和 6 0 4 d B ( A) 降到 5 5 1 d B ( A) 和 5 4 8 d B ( A) ， 频 谱 特性参 见 图 2和 图 3 。 兽 趔 诅 兽 性 图 2 进风 E l 治理前后的噪声频谱 图 3 出 风 口治理 前 后 的 噪声 频 谱 夜 间厂界噪声 由原 来 的 5 3 1 d B( A) 降 到 4 6 1 d B ( A) ， 达 到 了 工 业 企业 厂界 环 境 噪 声 排 放 标准 ( GB 1 2 3 4 8 - 2 0 0 8 ) 、 声 环 境 质 量 标 准 ( GB 3 0 9 6 - 2 0 0 8 ) 和 上 海 市 区新 噪 声规 划 中 的 2 类地 区环 境噪声 要求 。 3与传统降噪技术 比较 为了更客观地反映往复振荡消声降噪技术在 变 电站噪声控 制 中 的性 能 特 点 ， 对 另 外 2个 采 用 传统 降噪措施 进行处 理 的变 电站散热通 风 口的噪 声 进行 了现场 测试 ， 在散 热 通 风 口室 内 外各 1 m 处 分 别 测 量 了 A计 权 等 效 声 压 级 和 1 3 倍 频 程 2 0 0 9 年第4 期 上 海 电力 广域电能质量测量系统 小林直人 ， 赵 荣祥 ，汤谷浩次 ( 1 日本 富士电机系统株式会社 ， 日本东 京1 4 1 0 0 3 2 ； 2 浙江大学 电气 工程学院 ， 浙江杭州 3 1 0 0 5 8 ) 摘要 ： 为 了适应电力系统负载结构 的迅速 变化 ， 提高 电能质量 已成为 当务之 急。文章介绍 了一种 电能 质量 测量 系统 ， 该系统能够在线掌握从 电力 系统 供应 方至需求方之 间大范 围内的电能质量状 况 ， 介 绍 了该 系统 的 研发情况 ， 并对该系统做 了现场试验评估 。 关键 词： 电能质量 ； 测量 系统 ； 现场试验 ； 配电 自动化 中图分类 号 ： T M9 3 0 1 文献标识码 ： B 1 电能质量 测量系统的开发与实证试验 1 1 中 国对 电能质量 的 要求 与现 状 在 经济快 速 发展 的 同 时 ， 非 线 性 和 非 周 期 性 负 载 、 触 发负 载 、 伴 随铁 路 电气化 产生 的新 型 负载 等各 种各 样 的负 载越来 越 多地并 入 到 电网 中。为 了适应这些电力系统负载结构 的急剧变化， 提高 电能 质 量 已经 成 为 当 务 之 急 。此 外 ， 那 些 拥 有 0A机 器 等电子设 备 以及 各种 产 业 生产 流水 线 等 设 备 的 电力 用户 则迫 切希 望能 够有 效控制 电压 的 瞬间下 降 与高次 谐波 现象 ， 进一 步提 高供 电质量 。 另外 ， 提高 中国国 内的供 电质量 和稳 定性 ， 还可 以 进一步促进 国外高科技产业前来 中国投资。可以 预 见 ， 今后 为 了进 一步 提 高电能质 量 ， 介于 供需双 方 之 间的 电能质 量 实 际 状况 的分 析 、 说 明和 改 善 的研究 ， 以及 基 于此 研 究 成 果 之上 的标 准 化 活动 将 被大力 推进 。 目前 中国政 府 已经 制定 或颁 布 了以下 有关 电 频 谱 分析 ， 并与 宣 化 变 电站 散 热 通 风 口噪声 数 据 进 行 分析 比较 ， 结果 分别 参见 表 1和 图 4 。 表 1 散热通风 口的消声减噪量的 比较d B( A) 项 目 室 内 室 外 消声 减噪量 宣化变电站 7 3 3 6 0 4 1 2 9 变 电站 1 7 3 7 6 4 5 9 2 变 电站 2 7 3 8 6 5 6 8 2 划 图 4 变 电 站 散 热 消 声 通 风 口的 降 噪频 谱 分析 与传统 降 噪技 术 相 比 ， 往 复 振 荡 消 声 降 噪技 术 在 1 0 0 Hz 至 5 0 0 0 Hz 的全 频段 范 围 内均 有 明 显 的消声 减 噪 量 ( 其 中 4 0 0 Hz 处 的 降 噪 量 达 到 2 9 d B ) ， 在 变 电站 1 O 0 Hz 和 2 0 0 Hz的特 征低 频 频 率 处 ， 其 消声 减噪 量分别 达 到 1 0 d B和 2 O d B 。 由此可知 ， 在保证变压器 室有足够散热 通风量 的前提 下 ， 采用往 复振 荡 消声 降 噪技 术 ， 进 行 治理 的变 电站散 热通风 口处 的噪声扩散 ， 大大低 于采用 传统降 噪技 术进 行处 理 的变 电站 散热 通风 口处 的 噪声扩散 ， 从 而使 得采用往 复振荡消声 降噪 技术 的 宣化变 电站 外的声环境质 量 明显得 到改善 。 参 考 文 献 ： 1 董志刚 变压器的噪声E J 变压器 ， 1 9 9 5 ， 3 2 ( 1 1