摘要：科学识别和获取特高压换流站内主要噪声源特性，在此基础上对换流站噪声影响进行分析预测，用于换流站噪声评价、设计和防护。在复杂声场环境条件下，通过现场录波、噪声与振动同步测试等方法，结合噪声理论知识，识别出
换流变压器的优势谱点为400 Hz，该点占整个频谱噪声贡献值90% 以上，同时识别出交流滤波器场电抗器特征频率点与电抗器所滤除的谐波频率相一致，且换流变压器和交流滤波器场电抗器的声压与振动优势频点具有较强的相关性。根据噪声源特性，对其计算模型进行相应的改进，可提高换流站噪声预测结果的准确性。
关键词：特高压换流站；噪声测试；噪声预测
环保部高度重视噪声的科研和成果转化应用，并对噪声声功能区的划分和调整工作提出了新的要求。特高压换流站噪声源种类和数量众多，高度、尺寸差异较大，且各种噪声源特性不同，导致换流站声场环境复杂。主要的噪声源( 如换流变压器、平波电抗器、滤波电抗器、滤波电容器) 源强相对较大，对环境的影响最为显著。如何在复杂的声场环境中获取各种噪声源的特性数据，在此基础上对整个换流站的噪声分布进行预测分析，提出相应的噪声防护方法或措施，具有重要的实际意义。
目前，对交流输变电项目噪声监测和分析较多，而特高压换流站主要噪声源测试数据缺乏，大部分采用声压法测量，在复杂声场环境下的测试结果的准确性不能满足实际要求；采用声强法测试，在一定条件下结果相对准确，但
特高压换流站噪声源测试与预测技术研究繁琐，无法对带电设备( 如交流滤波器场电容器组、电抗器等) 进行现场测试。因此，采用先进的测试方法和手段，获取噪声源的特征参数，显得十分迫切。大部分特高压换流站换流变压器采用box-in 设计，即换流变压器两侧为防火墙，后面紧靠换流站阀厅墙壁，顶部和前面采用隔声板进行封闭，散热风机布置在前端面板之外，把换流变压器本体装在一个相对封闭空间，进风口采用消声百叶进风，顶部采用风机抽风，因此对其进行噪声预测分析较为复杂，而国内对封闭空间的噪声研究较少，对室外声屏障的绕射衰减测量进行过研究。交流滤波器场电容器组、电抗器数量多，其发声机理各不相同，且两者相邻布置在隔离区内，无法开展近距离测试。而直流场平波电抗器高达20 m 之多，对其进行噪声测试也存在很大的困难。同时站内线路构架的电晕噪声与电容器、电抗器噪声交织一起，对测试结果造成一定的干扰。
1 实验部分
本次实验涉及换流站换流变压器、交流滤波器场电抗器和电容器组、变电架构等主要噪声源的噪声测试与分析，在此基础上对换流站噪声进行预测计算，并通过实测验证预测结果。
换流变压器单台布置方式box-in 全封闭式两侧为防火墙，前端为隔声屏，顶部露天布置两侧为防火墙，前端为隔声屏，顶部露天布置传统的噪声测试方法有声压法和声强法。声压法测试时受外界干扰影响较大，同时在复杂的声场环境中，不能剔除背景噪声的干扰。声强测试法可以排除外界背景噪声的干扰，在自由场或半自由场声环境中测试较准确，但是在反射面距测试包络面较近时，测试结果受到影响，而且在换流站内无法对换流变、电容器组、电抗器进行包络面测试，因此，声强测试法在现场实际测试中不可行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采用现场录波法对被测对象及背景噪声信号进行收集，通过计算机进行频谱分析，剔除或排除背景噪声影响，识别出被测对象特征谱。采用激光振动测试法、声成像法，可实现对带电设备在安全距离外进行测试，适用于不能靠近测试的带电设备的测量。振动测试法根据声振耦合理论，噪声可通过结构表面的振动速度级及其辐射效率来表征。
2 结果与讨论
2.1 换流变压器噪声测试结果与特性分析目前我国换流站换流变压器的噪声防护主要采用2 种方法： 一种是在换流变压器前端加隔声屏；另一种是采用box-in 技术将换流变压器本体封闭，由于变压器本体处在封闭的有限空间中，噪声在各个面之间经过多次反射叠加，实际测试结果较露天布置的同类型换流变压器测试结果高出约20 dB( A) 。在对换流变压器进行建模计算时，需考虑换流变压器噪声在其周围壁面的多次反射叠加，而采用box-in 布置的换流变压器噪声叠加明显，至少应考虑2 次反射叠加。以A 换流站为例，同时采用3 种方法对换流变压器本体噪声频谱特性进行分析。第一种方法为传统声压测试法，为减少反射声等背景噪声的影响，采用声级计靠近本体表面的方法测得1 /3 倍频程频谱。第二种方法为现场录波法，通过现场近距离采集声源的各种时域信号，再对信号进行分析处理，识别噪声源特征，对时域信号进行FFT 离散分析。第三种方法为激光振动测试法，将聚焦好的激光瞄准换流变压器本体，激光经换流变压器反射后，信号被接收，根据多普勒原理，可获取换流变压器的振动速度、位移等，并通过计算机分析处理，获取振动频谱进行进一步分析。
2.2 交流滤波器场电容器组噪声测试结果与特性分析
由于换流站内电容器组、电抗器均属于带电设备，被隔离在一定区域内，此时无法近距离对其进行声压或振动测试，国内部分研究仅在实验室针对单个电容器进行仿真或实验，与现场电容器组的运行状况不同，此时应采用激光振动测试法，实现在安全距离外对带电设备进行测试，同时开展现场录波及声压级测试。
交流滤波器场电容器组处于换流站内隔离区内，无法近距离进行测量，且其运行波动较大，并受相邻电抗器的干扰，因此，采用声压级方法测量不可取。但有必要改善振动测量方法，第一种方法于检修期间在电容器上贴上反光条，送电后再进行测试，这样可以增强激光反射信号，从而提高测试准确性。第二种方法，在运行条件许可时，对各种运行工况下的振动信号进行详细测试分析，研究其运行规律与振动特性之间的关系。单个电容器的噪声主要集中在其两端，而对电容器组两端等效为线源，若电容器组有n 层，则有2n 个线源，线源之间的垂直距离即电容器组层之间的距离。由于电容器噪声有明显的指向性，采用本文建模方法明显比将电容器组等效为一个垂直线源或等效为几个面源的方法更加科学，在电容器组安装时，可考虑将其端部避开换流站站界或周围敏感点，达到不需要改造设备就可降低噪声的影响目的。
3 结论
成功识别了特高压换流站内换流变压器噪声特性，其优势频点为400 Hz，占整个频谱噪声贡献值的90%以上，且其声压级频谱与振动频谱具有高度的相关性，从而识别出换流变压器对环境的影响以低频噪声为主。
参考文献：
[1]李易城．大气污染防治行动计划“四交四直”特高压工程全面建设［N］．国家电网报，2015-12-16(8)．
[2]国家电网．准东—皖南±1100千伏特高压获得国家发改委核准［N］．国家电网报，2015-12-16(8)．
论文作者:石文静
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/25
标签：噪声论文; 测试论文; 电容器论文; 声压论文; 频谱论文; 电抗器论文; 滤波器论文; 《电力设备》2018年第4期论文;