500kV并聯(lián)電抗器噪聲分析及治理

摘 要：通過分析500kV并聯(lián)電抗器的噪聲來源，并對實際運行中的并聯(lián)電抗器進行噪聲監(jiān)測和頻譜分析，總結(jié)出針對并聯(lián)電抗器有效的噪聲治理措施。

關(guān)鍵詞：并聯(lián)電抗器；噪聲；振動；治理

中圖分類號：TM472 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2015） 02-0000-02

500kV并聯(lián)電抗器是超高壓遠距離交流輸電系統(tǒng)中常用的無功補償設(shè)備，可以補償導線的電容效應，限制線路末端電壓升高，達到無功就地平衡。跟變壓器一樣，并聯(lián)電抗器在運行中會產(chǎn)生很大的噪聲，給變電站周圍的居民和變電運行值班人員帶來很大的困擾。

500kV并聯(lián)電抗器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1，并聯(lián)電抗器的鐵心是由輻射式環(huán)氧澆注的鐵心餅疊成，餅間墊以特殊氣隙墊塊，通過壓梁及芯柱拉螺桿將鐵芯餅進行壓緊，以減少鐵芯餅的震動。在繞組兩端設(shè)置器身磁屏蔽，在前后側(cè)箱壁上設(shè)置箱壁磁屏蔽，從而在器身兩側(cè)由器身磁屏蔽和箱壁磁屏蔽構(gòu)成完整的漏磁回路，對漏磁進行屏蔽。

圖1 并聯(lián)電抗器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

一、噪聲來源分析

（一）內(nèi)部噪聲來源分析

500kV并聯(lián)電抗器的內(nèi)部噪聲主要來源于鐵芯的振動。鐵芯的振動來自三個方面：（1）硅鋼片的磁致伸縮效應；（2）氣隙墊塊的麥克斯韋爾力；（3）硅鋼片受電動力作用產(chǎn)生的振動。磁致伸縮效應是任何磁性材料的基本物理效應之一，硅鋼片的磁致伸縮現(xiàn)象指的是，硅鋼片處于外加的磁場當中時，其沿著磁力線方向的硅鋼片尺寸要增加，垂直于磁力線方向的尺寸要縮小，磁致伸縮使得鐵芯隨著勵磁的變化而周期性地振動。并聯(lián)電抗器繞組產(chǎn)生的主磁通通過由高導磁的鐵芯餅，和低導磁的氣隙墊塊組成的鐵芯主柱時，鐵芯餅之間會產(chǎn)生使磁場能量變小趨勢的吸引力——麥克斯韋爾力，在麥克斯韋爾力作用下氣隙墊塊發(fā)生伸縮引起鐵芯餅振動。并聯(lián)電抗器鐵芯是由硅鋼片堆疊拼接而成的，并聯(lián)電抗器在硅鋼片間和搭接處存在的漏磁通將產(chǎn)生片間的電動力，引起硅鋼片的振動、片間的撞擊和摩擦，產(chǎn)生以兩倍的電源頻率為基頻（100Hz）的噪聲。隨著并聯(lián)電抗器制造工藝的改進，保證了對鐵芯餅的壓緊力和硅鋼片堆疊的緊密度，使得由電動力引起的鐵心振動減小。可以認為鐵心的噪聲主要取決于硅鋼片的磁致伸縮效應和麥克斯韋爾力引起的鐵芯餅振動。

本體噪聲的大小還與鐵心硅鋼片的材質(zhì)、產(chǎn)品的額定容量、鐵心的結(jié)構(gòu)形式、產(chǎn)品的制造工藝等因素有關(guān)。

（二）外部噪聲來源分析

500kV并聯(lián)電抗器的外部噪聲主要來源于冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)噪聲由風扇、散熱器的噪聲組成，風扇的轉(zhuǎn)動和散熱器的振動都會發(fā)出噪聲；個別零部件和固定螺絲的松動會隨電抗器本體的振動而產(chǎn)生噪聲；變壓器噪聲以及電暈放電聲音傳遞到電抗器周圍，共同組成電抗器的外部噪聲。

二、噪析測試

為了了解500kV并聯(lián)電抗器的噪聲特性，按照圖2所示位置對500kV嘉上甲線與嘉上乙線電抗器進行噪聲測量，得到表1所示數(shù)據(jù)。對表1的噪聲數(shù)據(jù)進行頻譜分析如圖3所示，嘉上甲線、嘉上乙線并聯(lián)電抗器在不同頻率下的聲壓級水平相近，峰值頻率一致，即在100Hz、315Hz，500Hz均出現(xiàn)峰值，以中低頻噪聲為主。這是因為鐵心磁致伸縮引起的并聯(lián)電抗器本體的振動噪聲，是以兩倍的電源頻率為其基頻的，即并聯(lián)電抗器鐵芯振動的主頻率是100Hz；而由于鐵心磁致伸縮特性的非線性、多級鐵心中心柱和鐵軛相應級的截面不同，以及沿鐵心內(nèi)框和外框的磁通路徑長短不同等等，均使得磁通明顯地偏離了正弦波，即有高次諧波的磁通分量存在。這樣就使得鐵心的振動頻譜中除了有基頻振動以外，還包含有其頻率為基頻倍數(shù)的附加振動，即除了100Hz處存在峰值外，在其基頻倍數(shù)處的頻率或該頻率附近也存在峰值，如315Hz，500Hz的峰值。

三、噪聲治理

噪聲污染構(gòu)成主要包括：噪聲源、傳播途徑、接受者三個要素，所以治理噪聲需要在這三個要素之中采取切實有效的措施，其中以控制噪聲源和限制傳播途徑的措施最為有效。

（一）控制噪聲源措施

電抗器本體的噪聲主要是跟振動有關(guān)，所以其噪聲控制方法可以從改進制造工藝和優(yōu)化自身設(shè)計方面進行考慮，其中包括：（1）增加鐵芯餅的壓緊力度，使磁致伸縮效應的影響減少；如鐵芯柱采用碟簧壓緊結(jié)構(gòu)；（2）增加氣隙墊塊材料的硬度，減少氣隙墊塊由于麥克斯韋爾力引起鐵芯餅的振動；（3）并聯(lián)電抗器結(jié)構(gòu)部件采用更高標準的材料進行制造，避免由于各部件的材料問題導致本體噪聲增大；如部分電抗器鐵芯采用二次回收利用的硅鋼片制造而成，導致運行中存在噪聲增大、鐵損增加、局部過熱等問題；（4）冷卻系統(tǒng)使用噪聲更小的片式散熱器。

并聯(lián)電抗器本體的噪聲還與安裝工藝有關(guān)，部分并聯(lián)電抗器由于夾件及附件緊固不牢，并聯(lián)電抗器的工程基礎(chǔ)預埋鋼板位置與基礎(chǔ)設(shè)計圖尺寸存在偏差等原因都可能造成本體運行噪聲增加，所以在安裝本體過程中應嚴格把關(guān)每道工藝。

（二）限制傳播途徑措施

并聯(lián)電抗器的噪聲是以聲波的形式進行傳播的，當聲波從一個物體傳播到另一個物體時就會產(chǎn)生折射和反射，所以對并聯(lián)電抗器噪聲的傳播途徑進行控制主要以隔聲和吸聲為主。可采用的方法為：（1）將電抗器本體全封閉于吸音房內(nèi)，或在電抗器周圍建造吸音墻，吸音房和吸音墻安裝能吸收中低頻噪聲的材料，如玻璃棉、無機纖維吸聲材料等；（2）在并聯(lián)電抗器本體和安裝基礎(chǔ)之間增加減震橡膠墊，減小本體的振動；（3）在變電站主控樓和居民樓前種植可以吸收噪聲的松柏類植物。

四、結(jié)束語

500kV并聯(lián)電抗器的噪聲問題是500kV變電站噪聲治理的重點，控制噪聲源的措施是根治并聯(lián)電抗器噪聲問題最有效和最直接的方法，但對于運行中并聯(lián)電抗器噪聲治理的意義不大，所以限制傳播途徑的措施減振降噪效果更好，更具有實用性。振動與噪聲是緊密關(guān)聯(lián)的，治理過程中需兩者共同進行治理才能最大限度地降低噪聲，減少并聯(lián)電抗器噪聲給周圍居民和變電運行人員帶來的噪聲污染。

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[作者簡介]李勇琴，男，廣東河源人，助理工程師，本科。