高海拔地区高压直流换流站噪声综合治理

高海拔地区高压直流换流站噪声综合治理

刘建华

中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局； 671000

摘要：受直流偏磁、谐波电流、设备体积、设备运输等因素影响，从设备设计中控制噪声的代价极高，因此还应采取换流站科学选址、降低声源分贝、控制传播途径等措施，对噪声进行综合治理。换流变压器是换流站单个设备中噪声最大来源，需着重降噪治理。高海拔地区高压直流换流站的选址非常重要，一般换流变压器是站址选择的主要影响因素，科学选址不但可优化总平面图布局，降低换流站兴建成本，还可从源头减少噪声对环境和周围居民的影响。

关键词：高海拔地区；高压直流换流站；噪声的综合治理

高海拔地区高压直流换流站主要噪声源有：换流变压器、平波电抗器、交流滤波器、换流阀、冷却系统设备，其中换流阀安装在室内，噪声基本被室内阀厅所屏蔽可忽视，其他四种设备均安装在室外，是高海拔地区高压直流换流站主要噪声源，噪声可达95～100分贝，严重污染环境和周围居民身心健康。

1.高海拔地区高压直流换流站主要噪声来源

1.1换流变压器

换流变压器体积较大运输复杂，如图1，通常是单一设备中噪声最大的设备，产生噪声的原因主要有三：其一，作为铁磁致收缩材料的铁芯硅钢片，在线圈电流变化、线圈与磁体的距离发生改变时，产生的磁致伸缩振动。其二，线圈或者导线静止带电体之间的相互作用力，产生电磁力，对换流变压器壳体和磁性材料产生作用力。其三，冷却系统设备转动，直接产生的空冷岛风机噪声，或者自然通风冷却塔的淋水噪声。换流变压器的本体设备噪声一般为中低频，当设备负载发生增大变化时，噪声功率也随之增加，一般单个设备在额定电压和负载下运行时，噪声分贝在谐波电流下为85～95分贝，在直流偏磁分量下为105～115分贝，在±800 kV直流的特高压电网中，换电站正常运行时，换流变压器设备可高达24台，可见整体噪声分贝之巨大。

图1 换流变压器

1.2电抗器

电抗器根据用途的不同可分为限流、平波、滤波、功率因数补偿等诸多电抗器种类，以平波电抗器和交流滤波电抗器为例，平波电抗器的噪声主要来源为，直流和谐波电流相互作用下引起的线圈振动，在额定直流电流通过时，平波电抗器产生的噪声一般为80～95分贝的中低频。交流滤波器场中的电抗器多为干式空心类型，主要噪声产生原理为：磁场作用力交替变化，使线圈周期性的规律磁致伸缩振动，峰值一般出现在低频范围，中高频噪声则来自于设备运行的整体结构响应，一般噪声为65～80分贝。

2.高海拔地区高压直流换流站噪声的综合治理

2.1科学选址

科学选址是噪声综合处理的首要措施，可有效从源头上避免噪声对周围环境的污染，最大程度上保障周围居民身心健康不受噪声影响。首先要尽量避开居民噪声敏感区，例如：村庄、乡镇等。以降低对周围居民的身心健康影响，有效控制有人区周围环境污染。其次高海拔地区具有高山大川密布、地势险峻多变、地形复杂的特点，站址选择时要充分考虑地理环境，以科学选址，最大程度从源头降低噪声污染问题，例如：高山可作为隔离声音的屏障，有效反射或者遮挡声音，可将地形考虑到站址选址中，利用地势低的地面处于无声区的优势，使造成在传播过程中分贝有效递减。例如：针对±800 kV换流站的围墙标高而言，站址选择时要与居民生活区保持长于500m的水平间距，才能够符合噪声方面的换流站兴建标准，保障换流站的夜间运行噪声不高于50分贝。

2.2优化总平面图布局

站址与居民生活区的间距数值往往是概念性理论，在站址确定以后，还要从导线出现方向、设备布局、村庄方位等方面综合考虑，以优化总平面图布局，整体降低换流站多周边环境的噪声污染。首先确定换流站的中心运行区域，将主要设备或者噪声源集中在中心区域。其次以交流滤波器场远离居民生活的原则，布局500kV超高压交流配电设备，以增加噪声源和噪声敏感点间的安全距离，衰减来自于交流滤波器常的噪声分贝，降低对居民生活的不良影响。最后针对±800kV直流的特高压换流站，本着高低端阀厅面对面、低端阀厅背靠背的原则布局设备，通过高端阻挡低端噪声的原理，将换流变压器的噪声集中在运输和安装区域，抵消部分噪声的传播。

2.3降低声源分贝和控制传播途径

2.3.1换流变压器噪声的治理

引进高端现代铁芯材料，保障设备低磁通量运行，以避免相邻设备发生共振。在油罐和装置中安装机械阻尼，借助现代化技术提升设计方案水平，减少阻抗公差、设备制造误差，应用低噪声冷风扇。由于相关生产制造代价较大成本高，且无法实现大幅度降噪效果，因此存在一定弊端。增加传播能量损耗的治理方法高效快捷较为常用，在换流变压器前放置通风焦躁装置，并且使其可移动和具有组装式特点，装置上加装挑檐吸声材料，以形成天然隔声屏障，以高于地面8～9m为宜，使装置下部形成降噪通风通道空间，在防火墙顶部安装降噪遮板，防火墙和阀厅厂房墙上安装复合式吸声材料，形成如井状的降噪屏障，使噪声只能够通过顶部传播，有效将噪声降低了10～20分贝。

2.3.2平波电抗器噪声的治理

平波电抗器按照结构和冷却介质可分为诸多种类，以油浸铁芯式和干式空心电抗器为例，油浸铁芯式平波电抗器的噪声治理与换流变压器雷同，一般也是采取半封闭式的吸声隔声屏障进行降噪。干式空心平波电抗器则可通过优化生产制造结构进行降噪，效果尤为良好。例如：调整线圈结构尺寸，优化间隔棒和机械支撑间距，最大程度将共振频率控制在临界频率标准以下，以限制线圈的振动频率；使用大导体传到电流，增加惯性缩小振幅。在生产制造时还可采取增加线圈重量、优化双层横截面结构的方法，均可有效提升电抗器噪声的治疗效果。采取为平波电抗器“穿衣戴帽”的降噪方法，是目前最行之有效的噪声治理措施，在线圈外套上圆筒形隔声罩，顶部加装防雨帽，内部增贴吸声材料，在±800 kV直流的特高压电网中，可有效使平波电抗器的噪声控制在60分贝范围内。

2.3.3交流滤波器场噪声的治理

交流滤波器场是换流站中占地最大和噪声源最多的区域，主要由于数量较多，而造成了单一声源和占地面积低于换流变压器和平波电抗器，而整体却最大的情况。一般干式空心的交流滤波器组的电抗器，同电抗器噪声治理一样，均可采用“穿衣戴帽”的噪声治理。在生产制造方面可采取多项举措以达到噪声治理效果。例如：增加串联元件数量的方法，减少油罐里面的电介质振动；优化机械阻尼装置，提高设备外壳刚度；增设支架减震装置，提升设备壳体隔音性能。采取以上措施进行噪声综合治理，可有效降低10～15分贝的噪声。从生产制造源头优化设计方案虽然降噪效果明显，但存在造假成本较高的弊端，还需综合高海拔地区的换流站噪声污染实际情况，进行综合噪声治理，以达到最佳降噪效果的同时，减少造假成本损耗。

结语：通常从噪声源处抑制噪声产生是必要之举，增加噪声传播途径中的能量损失降噪措施优先考虑，保护接收者听力在实践中很难控制，一般需要居民自行采取措施。抑制噪声源主要从降低换流变压器噪声分贝入手，从设备生产制造处采取措施。噪声传播因素较多，与地理环境、气候条件、传播方向等息息相关，特别是高海拔地区低温干燥、多风缺氧的特殊环境气候，对噪声的影响更高和不确定因素较多，因此综合治理的多举措并用尤为重要。

参考文献：

[1]康婷婷.高压直流换流站噪声综合治理研究[J].百科论坛电子杂志,2018,(018):585,592.

[2]陶永才.±800kV特高压直流输电线路架线施工技术[J].2021(2016-2):133-135.

[3]关林坤,高湛,鲁伟.±1100kV古泉换流站噪声治理研究与优化[J].电力勘测设计,2020(S01):5.