摘要：变压器新型节能降噪冷却系统采用新的散热功能部件和散热方式，新的控制电路，在保障交换能力不下降的情况下，通过整式改装，降低风燥和机械噪声，从而达到综合节能降噪效果。文中论述了冷却装置研制、控制系统开发、控制箱设计、防尘降噪控制设计，新型节能降噪系统的操作使用，及创新点和建议。
关键词：主变压器；节能降噪；冷却系统
随着社会经济发展，工业和居民用电量增长很快，特别是夏季的用电高峰期间，变电站的负荷率都很高，噪声很大。尤其是城区户内变电站的噪声引起的居民投诉颇多，且因变电站噪声等影响而引起的民事纠纷、上告事件逐年增多，甚至发生阻扰变电站施工的现象。因此，解决好变电站的噪声污染对周围居民的危害问题已经成为电力设计、建设部门的当务之急。
1.变电站噪声分析
噪声污染的构成包括噪声源、传播途径和接受体三要素，只要三要素同时存在，就构成噪声对环境的污染。因此必须对这些要素逐一采取相应的治理措施，才能取得实际效果。
1.1户内变电站的噪声特点
变电站的主要噪声来源是变压器运行时产生的电磁噪声，属于低频噪声，对噪声值贡献最大的频率是100Hz~500Hz之间。变压器的噪声是不稳定的，空载或运行功率低时，噪声水平相对较低，满负荷运行时一般噪声级水平较高。从噪声的控制角度看，噪声的频率越低，治理难度越大。因为低频噪声的波长长，随距离衰减率低，也不易被吸收。
1.2户内变电站的噪声限值
全户内变电站一般位于市区内的居民与商业、城市交通混杂区域，按《工业企业厂界环境噪声排放标准》GB12348-2008中的2类标准，即昼间60db（A）、夜间50db（A）的标准进行控制设计。
1.3变电站的噪声治理
主要从噪声源和传播途径两个方面进行。降低变压器本体的噪声是最有效、最彻底的主动控制，但难度很大，所以现在的研究大都是被动控制，即在声源的传播途径上采取吸声、消声、隔声、隔振等技术降低变电站的噪声。变压器降噪分为设备制造降噪和工程设计降噪，一方面由设备生产厂家通过合理制造设计、科学选择材质、提高制造工艺水平等手段进行设备制造降噪；另一方面由工程设计通过在设备选型、布置、通风降噪设施的选用等进行工程设计降噪。
2.主变压器新型节能降噪冷却系统的研究设计
2.1冷却装置研制
冷却装置主要包含：风扇组、雾化器喷头、温度传感器、管道和线缆等。变压器原有的油管散热片组成的变压器散热器不做改动，采用带有消音通道的静音低功耗风扇组。将温度传感器安装在进油口、出油口和散热器中间各一个。设定一个温差值大于或等于Δｔ，根据温差值控制电机风扇转速（通风量）。根据散热效果启动和停止辅助冷却散热装置，雾化器喷头根据实际需要安装２～３个。
2.2控制系统开发
控制系统装置主要包含：触摸屏、计算机系统、防尘防水防爆户外控制箱和安装附件等。控制系统是整个装置的核心部分。通过触控屏进行人机交互操作，可以设置雾化器的工作模式，从而控制雾化器的工作，能最大限度的节约能源。
2.2.1雾化器控制
雾化器的工作模式需要配合风扇的工作模式，对于风扇组工作模式中的常开模式和备用模式，雾化器启动模式又分为常开模式或者自动模式。当风扇处于常开模式时，雾化器可设置为常开模式和自动模式。雾化器处于常开模式时，雾化器处于一直工作状态，能喷出雾状水雾，辅助降温；雾化器处于自动模式时，其喷雾操作需要根据检测温度值判断是否需要喷雾。
2.2.2触控屏功能
通过触控屏可设置每组雾化器的工作模式，能设置雾化器自动模式的温度阈值。并能通过触控屏上的菜单查询每组雾化器工作模式，雾化器自动模式的温度阈值，能将进油口、出油口温度实时显示在触控屏上，实时显示雾化器工作状态（是否喷雾）。
2.3主变压器新型节能降噪冷却系统的操作
主变压器采用新的散热功能部件和散热方式，采用新的控制电路，在保障交换能力不下降的情况下，将原有粗重的电机及风扇改为体积小、重量轻的多个静音小风扇矩阵组，便于降噪和维护；通过改变冷却风向，将外排风改向内吸风，在导风筒进风口安装消音防尘过滤网，并且经过滤网过滤后减少灰尘附着散热管表面，提高风吹冷却效果；在冷却器空腔内向管状散热片间歇式喷雾状水，通过蒸发作用降温，提高热交换，通过上述整式改装，降低风燥和机械噪声，从而达到综合节能降噪效果。
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冷却系统分为６个部分：（１）水箱及水位控制装置；（２）水泵及喷洒装置；（３）温度检测传感器；（４）温度启动控制装置；（５）防尘静音网罩；（６）静音风机。新型主变压器节能降噪冷却系统结构设计如图６。新型冷却系统由进水管、水箱、水位控制阀、过滤器、水泵、出水管、分水器、温度控制器、防尘消音面板组成，操作使用如下：
（１）水箱水位控制：打开进水总阀，水流入水箱，由水位控制阀自动控制进水位置，水满自动关闭。
（２）温度调节：通过温度传感器测量进油管的温度，由温度控制器控制水泵的启停和电机风扇的转速，从而增加或减少冷却速度。设定基本温度为４０℃，回差温度５℃，即降温达到３５℃停止水泵或降低电机风扇转速。
（３）水泵喷水控制：由水泵、主管道和喷水器组成，喷水器安装在冷却器背面顶端。当温度达到设定值４０℃时，水泵自动启动。
（４）风量控制：由温度控制器和变频装置组成，设定温度０～５０℃，工作频率１０～５０Ｈｚ，５０Ｈｚ对应风机额定负载。
3.机械通风和强制制冷措施
在自然通风无法满足主变压器散热要求的情况下，需要在主变压器室增加机械通风装置。机械通风主要有2种方式，即送排风方式和自然进风、机械排风方式。送排风方式是考虑在主变压器室的下部开设“送风道”，送风口设置在变压器散热组件的正下方，这样能够均匀地提供新风以直接冷却发热部位；在最不利散热的顶部或边墙外，则需要设置机械排风口。
根据水电站主变压器室的布置特点，主变压器室的机械通风一般采用自然进风和机械排风的方式。主变压器室的单面门洞可作为自然进风口，在变压器油枕顶端高程以上的边墙或主变压器室的屋顶处设置机械排风口，同时，应注意避免自然进风口与机械排风口形成气流短路。室外空气进入主变压器室以后，经主变压器散热升温后排至室外。在室外温度较低时，机械通风设备可停运，主变压器依靠自然通风即能满足散热要求；当室外温度较高时，机械通风设备投入运行。自然通风与机械排风配合工作，以共同完成变压器室的通风散热任务。当计算所得到的机械通风量过大而造成通风设备布置困难时，则需要对主变压器采取局部降温的措施，在主变压器室内设置柜式风机盘管或其他形式的制冷设备，以配合通风达到主变压器散热的目的。
4.变压器室的通风降噪
4.1吸声处理
通过在室内墙面涂覆处理或装置吸声砖、板来增加墙面的吸声系数，可以降低变压器产生的噪声。110ｋＶ变电站可以采用了微穿孔板作为吸声结构：先将轻钢龙骨固定在主变室内四周墙面上，吸声板为玻璃棉用玻璃纤维布包好，放置在龙骨之间，护面板采用铝合金穿孔板。室内吸声面积控制占主变压器室内总面积的６０％左右。此时吸声效果显著，若进一步增加室内吸声面积，不仅降低室内的噪声效果不明显，建设费用也大大增加，性价比不高。
4.2隔音处理方案的设计。
经调查发现，110ｋＶ变电站变压器室的大门采用可拆卸式复合彩钢板能符合隔音要求，而大门要兼顾各种设备的安装、检修及施工
人员的进出需要，面积达必须到２５－３０ｍ２以上。在设计方案中，隔音门最好做成随时可以拆卸的隔音板，在门的右下角处做一扇可开启的隔音小门，供日常检修和维护的需要。由于复合彩钢板厚度达到５０ｍｍ，两面为薄钢板，中间是聚氨酯泡沫塑料，其隔音量可以达到３０ｄＢ（Ａ）以上，且强度和耐腐性均很好；同时，其材料采用的是难燃烧体，耐火极限可达０．６０ｈ，变压器室大门直接朝外，完全符合防火要求。此外，为达到隔音门的密封效果，尽量采用各种隔音手段，比如将门与门框之间做成阶梯状，加设橡胶密封条，使门、框之间严密合缝；可拆卸隔音板之间相互重叠，不出现任何缝隙等等措施。
4.3消音处理
变压器因运行产生的噪声会通过很多方式向外传播，门、窗，风道口都是噪音向外环境传播的途径。风道口不能采取门窗处的隔音措施，因室内产生的热量必须通过风道口向外扩散。隔音与通风散热似乎一对矛盾体，因此就要很好的协调室内温度升高与隔音对变压器的安全稳定运行带来的影响。如要控制风道口的噪声，且要保证通风散热不受影响，必然要采用消音的方法。
结论：
变电站的噪声治理应根据噪声特性、变电站类型及其所在位置、噪声水平、周围环境等具体情况采用不同的治理技术，要从声源和传播途径等多个方面进行考虑，结合实际情况进行。通过此次变电站环境噪声水平的检测，我们掌握了大量有效的数据，为以后新建变电站在规划选址、设备选型和布局等各个阶段提供了技术依据。
参考文献：
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论文作者:萧星华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/3/26
标签：变压器论文; 噪声论文; 雾化器论文; 变电站论文; 降噪论文; 模式论文; 温度论文; 《电力设备》2018年第30期论文;