超高压电抗器隔声装置降噪散热性能的分析
变电站高压并联电抗器噪声问题日渐突出,现有变电站通过对高压并联电抗器加装隔声装置达到控制噪声的目的,但隔声装置可能造成高压并联电抗器散热不足,使内部绝缘系统性能劣化,影响特高压并联电抗器运行可靠性与经济性。国网浙江省电力有限公司检修分公司的研究人员李光、王炳昱,在2020年第2期《电气技术》杂志上撰文,结合华东某超高压变电站实际应用案例,对加装隔声装置后的高压并联电抗器噪声影响和散热性能进行分析。
随着我国超、特高压电网建设的快速发展,广大公众和环保部门对高压变电站周界噪声影响的关注程度越来越高。高压并联电抗器作为电力系统长输电线路的无功补偿设备,用于抑制长线路容升效应导致的过电压,由于铁心漏磁大且投运即为满功率运行,产生的噪声震动大。由于高压并联电抗器通常安装在变电站周界的出线侧靠近围墙,对站外噪声的影响较大。
为了使变电站周界噪声符合《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB 12348—2008)2类标准,同时确保变电站周围居民区噪声符合《声环境质量标准》(GB 3096—2008)的要求,变电站的噪声治理变得十分紧迫,而高压并联电抗器是变电站周界噪声的重要来源,已经成为噪声治理的重点对象。
1 噪声控制措施
对站内高压并联电抗器的噪声控制措施主要分为两个方面,即内部控制措施和外部控制措施。
内部控制措施主要包括选用高导磁激光刻痕磁性硅钢片和多级步进搭接结构,降低磁致伸缩;采用先进工艺,例如合理选用绑扎、压紧结构及加强绕组、引线的固定等,防止因电磁力振动引起的噪声;加强装配结构,可以在铁心垫脚与箱底间放置隔振橡胶垫,以及在油箱外壁槽型加强铁中间充满隔声材料;降低附件噪声,选用优质低噪声风扇,减少风扇同时运行组数等。
外部控制措施的目的是抑制噪声的空间传播,可采用全封闭BOX-IN、非全封闭隔声间、外壳贴附吸音材料、增加隔声墙等措施。
相较于内部控制措施,外部控制措施更容易实现。而相对于其他外部控制措施,BOX-IN由于使用全封闭结构,其隔声效果具有明显的优势而受到工程上的青睐。
2 声屏障和BOX-IN降噪性能分析
分别对高压并联电抗器使用声屏障和 BOX-IN两种不同的降噪措施建立电抗器噪声分析的计算模型,设定额定容量为40Mvar,额定声功率为84~90dB,通过采用Sound PLAN软件分别建立在电抗器防火墙正前端无任何隔音措施、建造8m高的声屏障和使用高压电抗器BOX-IN措施的计算模型,进行噪声值分析计算,结果见表1。
表1 三种情况噪声点计算结果
由Sound PLAN软件计算数据如图1所示。声屏障措施中接收点的噪声减小幅度随距离的增大而变小,说明声屏障的降噪效果随距离的增大而降低,在声屏障近处降噪效果很明显,远处降噪效果较低。当使用BOX-IN装置时,与没有采取降噪措施相比,接收点的噪声值减小幅度随距离的增大基本不变。
图1 三种情况噪声点计算结果曲线
通过计算可知,与采取声屏障降噪措施相比,采取BOX-IN降噪措施时,接收点的噪声减小幅度随距离的增大而增大。考虑到变电站周界居民分布一般不会位于变电站较近的区域,所以并联电抗器使用BOX-IN装置安装方式对降低远处民房噪声效果明显。
3 BOX-IN结构的温升计算
3.1 BOX-IN结构特点
根据前文对Sound PLAN软件计算结果的分析可知,在变电站周界噪声问题较为严重的区域,BOX-IN方案的优势明显,安装BOX-IN的高压并联电抗器结构如图2所示,将并联电抗器本体置于由隔声墙板所密封的密闭空间内,设置排风机和进风孔并做相应的消声处理,BOX-IN预留供人员巡视进出的隔声门,并设置相应的密封条保证其密闭性。
但由于电抗器本体设计结构原因使得顶层隔音顶板与电抗器油箱上部空间狭小,给电抗器运维检修带来了一些新问题。