张帆1 陈飞2
（1 国家电网国际发展有限公司 北京 100000；2 国网山东省电力公司检修公司 山东济南 250000）
摘要：我国直流输电工程近期发展快速，由于受设备制造水平限制，±800 kV 特高压直流换流站产生的噪声要比±500 kV 电压等级高，可听噪声的控制显得尤其重要。在特高压直流输电工程的建设中，可听噪声是换流站选址和设计需考虑的重要因素之一。
关键词：±800 kV 换流站；噪声控制；换流变压器
我国是首个建设±800 kV 特高压直流输电工程的国家。特高压换流站的噪声问题比高压换流站更为严重，基于以往高压直流工程的噪声治理经验，对特高压换流站各区域的噪声控制进行分析和研究，提出了特高压直流换流站噪声控制措施。
一、特高压换流站内主要噪声源
1、特高压换流变压器。换流站采取每极由2 个12 脉动换流阀串接方式，有2 个独立的阀厅。特高压换流变压器分高端侧换流变压器和低端侧换流变压器，换流变压器的磁芯制造工艺与高压换流变压器的基本相同，因此，可以认为特高压换流变压器和高压换流变压器磁芯方面所产生的噪声机理是相同的。据目前在建±800 kV 直流工程的设备资料表明，特高压换流站中总的谐波含量较高压换流站要高许多，但不到2倍，而换流变压器的数量增加了1倍，因此每台换流变压器上的谐波量基本上与高压直流换流站的换流变相当。
2、电抗器
（1）干式电抗器噪声的产生。经过线圈和因线圈磁场产生的电流相互作用引起线圈振动，这是电抗器产生噪音的主要原因。线圈振幅和声音辐射面大小主要决定声功率级大小，干式电抗器发出的声音主要取决于线圈径向的振幅。既然线圈代表了辐射的主要部分，那么线圈轴向振动相较其他构件轴向振动对总辐射声音的贡献相对低一些。总声功率级可以由各个负载电流下的声功率级对数和求得。声频谱和电抗器负载电流频谱有关，与电抗器使用有很大关系。
（2）直流平波电抗器。由于直流电流和谐波电流相互作用，引起线圈振动，这是干式平波电抗器线圈噪音产生的主要原因。由于换流站是12 脉冲桥结构，所以谐波主要是12 次和24 次谐波。对于50 Hz 交流系统，平波电抗器噪音为600 Hz 和1 200 Hz 的谐波；对于60 Hz 交流系统，平波电抗器噪音为720 Hz 和1 440 Hz 的谐波。
（3）交流滤波器电抗器。任何机械结构一样，具有分布质量和结构特性的电抗器的结构谐振频率数目是有限的。当力频谱中的一个或几个频率和这些结构频率一致时，设备振幅被放大和声音被提高的现象就会发生。交流滤波器的电抗器中将通过大量的谐波分量，因此在考虑滤波电抗器的声学性能时，考虑电流的基本和谐波含量是非常有必要的。除变压器和电抗器之外，电容器是高压直流换流站的第3 主要噪音源。电容器主要用于交、直流滤波器组中，基本是罐式电容器，多个电容器单元的连接形成电容器层架，再经串并联形成电容器塔。电容器产生可听噪音主要是顶部和底部单元，整个电容器组的噪音也是产生于顶部和底部。因此机械共振主要是由电容器组的第一纵向共振控制。特高压直流换流站中的谐波含量较高压直流换流站有所增加，为此在特高压换流站中配置了大量的交流滤波器，滤波器组较高压换流站增加了1 倍，据了解到的资料表明谐波量并没有增加1 倍。初步分析认为进入滤波器小组的谐波量基本上与高压直流换流站中的滤波器小组相当。电抗器和电容器所产生的噪声水平也是相当的。
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二、换流站可听噪声控制
1、换流变压器噪声控制。换流变压器在换流站中属主要设备，同时也是产生噪声最大的单个设备，换流变产生噪声的主要因素有高次谐波和直流偏磁等，这些因素导致换流变压器产生声音的声功率级比相同额定功率的交流变压器运行时要高出20 dB。对每个特高压换流站而言，运行换流变压器的数量将较超高压换流站增加1倍达到24 台，变压器噪声问题更为严重。为了有效地控制特高压换流站的噪声，必须首先对换流变压器的噪声予以控制。
2、交流滤波器场噪声控制。交流滤波器的噪声是特高压换流站中另一个主要噪声源，噪声控制需从交流滤波器的运行、维护检修、占地、投资和降噪要求综合考虑。在特高压换流站中对交流滤波器场设备的降噪方案考虑了整个交流滤波器场下沉式加隔声屏障方案、交流滤波器的电容器塔下沉式并四周加隔声屏障方案、交流滤波器场加隔声屏障方案、交流滤波器场优化布置（将滤波器组设备设置在两侧，电容器设备设置在场地中间）加隔声屏障等方案。通过技术经济综合比较，采用了交流滤波器场的优化布置加隔声屏障的方案。通过交流滤波器场的降噪措施研究发现：
（1）隔声屏障高度越高对降噪效果越显著，隔声屏障越贴近电容器塔对降噪效果越显著，屏障高度取值与电容器塔高有关。在采取相同的等效屏障高度下，滤波器场采取不沉降方案降噪效果要更显著些，滤波器场的布置优化前后对降噪效果影响不大，但节省土地资源和投资。对滤波器场沉降方案，采用电容器塔沉降方案降噪效果较显著，沉降越深降噪效果越显著，近场效果比交流滤波器场整体沉降相差2～5 dB（A）。
（2）对于平原地区采用交流滤波器场优化布置，并增设隔声屏障方案较适合。对于换流站站址处于自然坡地的情况，可以因势利导将滤波器布置在较低的场地而换流站的围墙在高地势上建造，以达到较好的降噪效果并降低工程造价。
3、直流场噪声控制。直流场的噪声与直流场布置方式有关，如采用户内直流场，由于高压平波电抗器、直流滤波器高压电容器塔等设备均采用户内布置，直流场的噪声水平和噪声源的高度均较低，噪声对直流场场界的影响相较直流户外场布置要低。如采用户外型布置，平波电抗器的噪声将对直流场附近的场界影响较大。在户外直流场中，由于平波电抗器安装高度约16 m 且直流场布置在换流站的西侧和南侧，造成这两侧场界的噪声水平高出50 dB（A）。为了控制场界的噪声水平，一般可采取措施：
（1）对平波电抗器设备的噪声水平应予以限制，由于平抗中通过的基本上是直流电流，谐波分量相对较小，在设备制造上对噪声水平的限制较容易。直流滤波电抗器采用低噪声电抗器。在噪声源水平较高条件下，可在直流场周围的相应位置或设备附近设置隔声屏障，可使场界达标满足要求，但该方法受声源高度影响和站外敏感点距离的影响，将使屏障较高。
（2）对平波电抗器的布置进行优化，将2 个串联的平抗垂直于较近的围墙布置，可降低2～3 dB（A）。采取噪声控制和换流站的今后运行维护方面都是十分有效和有利的，而后几种措施仅作为一种补救措施采用。在工程建设伊始应积极采用有效措施，预留补救措施。在本特高压直流换流站工程中换流变压器采取可移动式全封闭隔声罩；交流滤波器场采用低噪声滤波电抗器、滤波电容器采用双塔布置、滤波器场周围围墙上设置隔声屏障；直流场采用低噪声滤波电抗器、周围围墙设置隔声屏障的方法。
由于特高压直流工程是世界上的首例工程，在特高压换流站的噪声控制的具体方案上目前只能凭以往工程经验开展，有待工程实施后进行验证，为以后工程积累经验。在多种降噪措施中，首先应从产生噪声源设备的本身开始控制，设备以外的隔声、消声等措施予以配合控制，从声源控制、传声途径控制、合理建筑结构和隔声、吸声设计、人员防护等方面综合进行。
参考文献：
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论文作者:张帆1,陈飞2
论文发表刊物:《云南电业》2019年6期
论文发表时间:2019/11/28
标签：滤波器论文; 噪声论文; 电容器论文; 谐波论文; 电抗器论文; 噪声控制论文; 特高压论文; 《云南电业》2019年6期论文;