高压直流换流站可听噪声

高压直流换流站可听噪声

国家标准 GB/T22075一2008 高压直流换流站可听噪声 HVDCconverterstationaudiblenoise 2008-06-30发布 2009-04-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管蹬委员会国家标准
GB/T22075一2008 目 次 前言 引言 范围 规范性引用文件 术语和定义 环境影响 概述 背景噪声的影响 地形条件的影响 气象条件的影响 噪声级限值 5.1 概述 噪声级限值表示方法 噪声测量 5.4 用地类型 5.5要求限制噪声的区域 噪声级限值与噪声持续时间的关系 5.7典型的噪声级限值 发声源 概述 换流变压器 电抗器 6.4电容器 8 冷却风扇 其他发声源 20 6.7典型声功率级 20 降噪措施 20 概述 7.2换流站布置 7.3 设备的降噪设计 声屏障 7.5改进技术 2 22 运行工况 8 22 概述 8. 2 25 正常运行工况 3 8. 25 异常运行工况 8 25 验证噪声级时的运行工况 26 声级预测
GB/T22075一2008 26 9.1概述 26 9.2换流站模型 2r 9.3计算过程 31 9.4计算结果的表示 32 10 确定设备的声功率 32 10.1概述 0.2计算 33 0.3测量 3 0.4计算和测量相结合 37 0.5验证 38 38 1 高压直流换流站声级的验证 1.1概述 38 1.2声学环境 39 39 1.验证条件 1.计算 39 l.》测放 39 1.6计算与测量相结合 4G 2 设计参数 12.1概述 12.2业主提供或承包商调查的数握 12.3承包商应澄清的数据
GB/T22075一2008 前 言 本标准制定过程中参考了IEC的工作文件22F/83/NP(Highvoltagedireetcurrent(HVDC)sub stationaudiblenoise》 本标准与22F/83/NP的主要差异 -按GB/T1.12000的规定,对标准的语言表述和格式作了修改; 原第1、第2、第3章内容被综合编辑,并分别纳人引言、第1章范围和正文的其他相关部分 因此,本标准的章条号并不与IEC22F/83/NP文件一一对应; -根据需要,原文各章之后的参考文献部分编人规范性引用文件中,没有全部引用 -对部分术语进行了修改,采用了我国现行声学标准名词术语的相关内容,并根据需要增加术语 “计权”(3.3); 对原文中部分章节间雷同的内容不再重复,采取“见××”的方式表述; 因为我国电力系统工赖为50H,所以刷除原文中与工频H相关的描述; 3.8中增加了“声功率不能直接测量,可以通过对声强的计算得到” 删除原6.l中第1段内容; 原6.1.1标题改为“5.2噪声级限值表示方法”; 原6.1.2标题改为"5.3嗓声测量” 为了便于理解,在原10.2.1(现条号9.3.1)中增加四级条标题， 对原文中的“箱式油浸电抗器”,“铁芯油浸式电抗器”,统一改为“油浸式电抗器"” 本标准由电器工业协会提出 本标准由全国电力电子学标准化技术委员会归口 本标准由全国电力电子学标准化技术委员会负责解释 本标准负责起草单位;西安高压电器研究所 本标准参加起草单位;西南电力设计院、南方电网技术研究中心,西安电力电子技术研究所、北京刚 联直流输电系统工程有限公司、北京机械工业北京电工技术经济研究所、西安西电电力变压器有限责任 公司,西安西电电力电容器有限责任公司、西安西电整流器有限责任公司、北京电力设备总厂 本标准参加起草人;苟锐锋、黎小林、程晓绚,胡劲松、方晓燕、马为民、田恩文、陆剑秋、蔚红旗、 周观允、周登洪、田方,李宾宾、黄晓明、王琦、杨一鸣、王堪、李慧、郭蓉,王瑚、郭香福 本标准主要起草人:苟锐锋、黎小林、程晓绚、胡劲松、方晓燕 本标准为首次发布 N
GB/T22075一2008 引 言 可听噪声是空气中能被人耳听到的具有一定频率的压力波,可由单一频率的音响信号(纯音)或由 各种频率的声音组成 高压直流换流站电力设备的噪声主要来自于电应力(电压或电流)引起的设备机械振动 大多数设 备的机械结构有几个固有的谐振频率,如果设备电应力频谱中的一个或几个频率与其一致,振动将会加 剧并使噪声增大 另外,由于交流/直流转换,会在高压直流换流站的交流侧和直流侧出现电流或电压 谐波,使换流设备产生不同频率及强度的声音,增加了换流设备的噪声 事实上,当高压直流换流站附近有对嗓声敏感的居民区或商业区时,都会存在可听噪声问题 制定本标准的主要目的是为了能根据本标准编写高压直流换流站可听噪声功能规范书,对换流站 嗓声进行综合评估,使换流站可听噪了 声级满足相关法律、法规和标准的要求 高压直流换流站可听噪声功能规范书是确定高压直流换流站可听噪声技术要求的文件,它能确保 投标的一致性,并为评标及合同的后续执行提供指导 编制时应注意 ,在提出详细的技术要求之前,应确定业主和承包商的责任范围,否则,有可能产生契约冲突、 第 工程延期或可听噪声不达标等问题 对此,有两种比较极端的划分方式 -由业主确定环境条件、声级限值.计算方法和所有需要考虑的参数 承包商据此进行研究,并 负责证明研究结果是按照功能规范的所有要求完成的 此时,大部分风险由业主承担 -业主仅提出有哪些法律、法规和标准需要满足或通过指定的现场试验进行验证 此时,大部分 风险由承包商承担 实际上,在划定责任的过程中,通常都会对这两种方式进行适当折衷 因为如果所有风险由承包商 承担,则有可能需要提高工程造价 在本标准中没有推荐具体的方法,但是提供了能帮助业主对此做出 决定的详细信息 第二,在提出功能规范前应调查适用的规章、周围环境和测量背景噪声,并在功能规范书中明确提 出对承包商所具有的能力要求,如换流站声级预测计算能力、单台设备的噪声计算和测量能力以及进行 现场验证能力等 第三,功能规范书中应规定承包商为满足噪声要求应采用的方法,有 -计算预测换流站及其周边的可听噪声,或者 -换流站试运行后进行实地测量,或者 -综合应用上述两种方法 高压直流换流站噪声预测计算应考虑到最不利的情况,但换流站发声设备和换流站周围地形的模 拟准确度、可能存在的错误数据以及不完善的计算方法等会造成计算结果的偏差 实地测量可获得准 确的结果,但不一定能在换流站设计的不利环境下进行 而且这种测量是在换流站建成后进行的,此时 所能采取的降噪措施已经非常有限并相当困难 所以,首先进行计算预测,然后实地测量可最大程度地 保证可听噪声满足限值要求 第四,功能规范书中应明确要求承包商提供与研究技术有关的数据,否则可能出现由不同承包商提 交的研究信息不能反映其设计中可能存在的缺陷,或者出现不公平竞争现象 同时,在功能规范书(或 业主和承包商间的其他协议)中,应明确指出由承包商提交的研究报告是否需要得到业主认可 如果需 要,应在工程时间表内进行适当的安排,使业主有足够时间对这些报告进行检查、修改和批准 本标准尽可能地包括了功能规范书以及后续技术评估中所有可能涉及的内容,对关键点或争议点 做了详细的分析
GB/T22075一2008 本标准中尽可能地给出了明确的建议,并描述了采取的方式和产生的结果 本标准涉及了高压直流换流站可听噪声研究的大部分内容,但并不意味要求功能规范书也必须与 此完全相同,如一些与拟建换流站站址有关的内容等 尽管如此,当制定功能规范书时,至少应考虑到 本标准中讨论到的所有内容 在技术评估阶段,本标准中大部分内容都是适用的
GB/T22075一2008 高压直流换流站可听噪声 范围 本标准用于指导编写高压直流换流站可听噪声功能规范书、评估承包商提议的设计方案以及监测 工程建成后的可听噪声,对高压直流换流站可听嗓声进行综合评定,使其可听噪声级满足相关法律、法 规和标准的要求 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 凡是注日期的引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准 GB/T1094.10一2003电力变压器第10部分;声级测定(IEc60076-10;20o1,MOD) GB/T3767一1996声学声压法测定噪声源声功率级反射面上方近似自由场的工程法 (eqvIS(O3744:1994 GB/T3768一1996声学声压法测定噪声源声功率级反射面上方采用包络测量表面的简易法 eqvIS03746:1995) GB/T3947一1996声学名词术语 ISO3745:2003声学声压法测定噪声源声功率级消声室和半消声室精密法 ANsIs1.11;2004倍频带和分数倍频带模拟及数字滤波器规范 术语和定义 本标准采用下述术语和定义,更多相关信息请查阅GB/T3947一1996 声(波)sound(wave) 弹性媒质中传播的压力,应力,质点位移、质点速度等的变化或儿种变化的综合 [GB/T3947一1996,定义2.1] 3.2 噪声noise 噪声为紊乱断续或统计上随机的声振荡,或者为不需要的声音 注:改写GB/T3947一1996,定义2.11 3.3 计权weighting 对信号进行少换的一种方法 其基本点是突出信号中的某些成分,抑制信号中的另一些成分 对 信号不同成分所乘的不同比例因子称为计权函数 注1;因为"A计权"可以区分能被人耳接收到的以相似方式传输的不同频率的声音,所以通常使用“A计权"”表征声音 使用dB(A)可以表示人们对声响度的感受,其他的频率计权,例如“C计权”,则比A计权更注重考虑低频声 注2改写GBy/T3947一1996,定义2.85 3 声压soundpressure 有声波时媒介中的压力与静压的差值,单位为帕(Pa) [GB/T3947一1996,定义2.21]
GB/T22075一2008 3.5 声压级soundpressurelevel 声压与基准声压之比以10为底的对数乘以20,单位为分贝dB). 计算公式如下 L，=20lg(/) 式中: 声压方均根值,单位为帕(Pa); 基准声压方均根值,为20×10-Pa,该数值是感知声波的门槛值 o 注1，可以使用多点的A计权声压级计算平均声压级(L),公式如下 10.Il L=10lg( 只斗 式中: -A计权平均声压级,单位为分贝(dB(A)) LpA -测量点总数; N -第i点A计权声压级,可以根据背景噪声的影响进行修正，单位为分贝dB(A LpN 注2;使用相似的方式对几个频带的声压级(1/1倍频程、1/3倍频程等)求和 -0k(之eM,n (3 bA.TOT 式中: -A计权声压级总和 LpA,ToT N -频带数 -第频带A计权声压级,单位为分贝dBA),可以根据背景噪声的影响进行修正 L 关于“1/1倍频程”和“1/3倍频程”的详细描述见3.12 注3改写GB/T3917一1996,定义2.47 3.6 声强soundintensity 声场中某点处,与质点速度方向垂直的单位面积上在单位时间内通过的声能称为瞬时声强 稳态 声场中,声强为瞬时声强在一定时间T内的平均值,单位为瓦每平方米(w/m'). 注1:对于自由平面波和球面波而言,在传播方向n上的声强为 I，=P2/(p×c 式中 -声压的方均根值,单位为帕(Pa) -空气密度,常量,单位为千克每立方米(kg/m); -声速,单位为米每秒(m/s) 注2;改写GB/T3947一1996,定义2.267 3 声强级soundintensitylevel 声强与基准声强之比的以10为底的对数乘以10,单位为分贝(dB) 计算公式如下 L1=10lg(lI,/I (5 注l:当声波反向进人声波包围面时,l为负值,这种情况有可能发生在声源近场 此时声强级用“××”dB表示 在公式(5)中假定平面波在声源远场正向传播 注2;改写GB/T3947一1996,定义2.48.
GB/T22075一2008 3.8 声功率soundpower 单位时间内通过某一面积的声能,单位为瓦(w 注l:声功率不能直接进行测量,可以通过对声强的计算得到,其计算公式如下; “a w 公式(G)表示声功率w为声强矢量i对闭合曲面A的积分 注2;改写GB/T 3947一1996,定义2.30. 声功率级 soundpowerlevel 声功率与基准声功率之比的以10为底的对数乘以10,单位为分贝(dB) 计算公式如下 Lw=10lg(w/wo) 式中: W 声功率 Wo 基准声功率,为1X10-12W,是感知声波的门槛值 注l:声源的A计权声功率级(Lw)由平均声压级Lp决定 Lw 十10lg(s/S =lpA 式中: -包围目标物的“测量面”面积,单位为平方米(m'); 基准面积,为lm 测量面内的声功率级大小与距声源的距离无关 注2:改写GB/T3947一1996,定义2.49 3.10 声传播soundpropagatiom 某一点的声压级取决于该点距声源的距离(r),声源的声功率级和空间几何位置 对于半球形传播 的声波,适用公式(9): (9 L，=Lw一10lg(2x 注1，当声源为固定声源时,公式(9)在声学里被称为“距离原理” 该原理表明,假如测量是在声源远场执行,那么 距声都的距离每增加一倍,声压级就降低 dB(A) 远场的起始距离由声部规模,声场的空间复杂性和传插 频率决定 例如,对于一个大变压器,远场起始于距变压器30m处;对于以1kHz频率传播声波的小电抗器， 远场起始于5m处 注2:严格来讲,距离原理只适用于点声源 当距声源很远时,大多数声源才可以被看作为点声源,所以在实际应用 时应特别注意声源类型 3.11 声辐射的指向性direetivityofsoundradiation 指向性和声功率级、声压级的关系为: L，=Lw一10lg(4x/Q l0) 式中: L 距声源距离为r处的声压级 声源的声功率级; Lw 声源和接收器间的距离; 声辐射的指向性,例如Q=1球形声辐射);Q=2半球形声辐射);Q>2(方向不一的声 辐射 注:声牺射指向性也可以用分贝表达,称为指向性指数,由公式(11)确定 (11 =1olgQ D
GB/T22075一2008 指向性指数是球形传播时声偏移量的校正系数 此时,声压级可以通过公式(12)计算获得 D一10 (12 L》=Lw十 lg(4开产 声测量滤波器soundmeasurementrilters 把信号中各分量按频率加以分离的设备 滤波器能使一个或几个频带中的信号分量通过时基本上 不受衰减,对其他频带中的分量则加以衰减 注l:通过使用标准滤波器,使声测量设备能在规定的频带内测量总声压级 通常使用“1/1倍频程”滤波器或“1/3 倍频程”滤波器进行测量 一个1/1倍频带包含3个1/3倍频带 “倍频程”滤波器的相邻频率间的关系如下 f=2"n (13 公式(13)中,a=1时为“1/1倍频程”滤波器;a=1/3为“1/3倍频程”滤波器 注2:声测量滤波器的中心频率应满足相关标准的要求 在ANSIS1.11等标准中,“1/1倍频程”的中心频率为(单 位为赫),16,31.5,63,125,250,500,1000,20o0,40o0,8000,l600;"“1/3倍频程”的中心频率为(单位为赫) 16,20,25,31.5,,17780,22390 注3;改写GB/T3947一1996,定义6.49 3.13 反射面releetingplane 任何能完全反射声波的表面 3.14 基准辐射面prineipalradiatingsurface 测量对象周围的一个假定的面,假定声波是从这个表面辐射出去的 3.15 规定轮廓线preseribelcontour 与基准辐射面相距某一规定水平距离(即测量距离)的水平线,各测量点位于此线上 [GB/T1094.10一2003,定义3.9] 3.16 测量距离nmeasurementdistanee 基准辐射面与测量表面之间的水平距离 [GB/T1094.10一2003,定义3.10] 3.17 测量表面measurementsurfaee 包络声源的假想表面,各测量点位于此表面上 [GB/T1094.10一2003,定义3.11] 18 3. 背景噪声backgroundnoise 测量对象在非运行状态下的声压级(此处,测量对象可以是整个高压直流换流站或单台设备) 环境影响 概述 当声源发声时,周围环境将影响声波的传播以及在一定距离处对声波的感知 本章描述了背景噪 声,地形条件和气象条件等环境因素对声波的影响,其中气象条件对声波的长距离(数百米)传播影响 很大 背景噪声的影响 图1表明了固有噪声和背景噪声 对于背景噪声,即使在固有噪声消失后其仍会存在 固有噪声
GB/T22075一2008 级和背景噪声级共同作用形成总的测量声级 背景噪声 总的测量声级 -因有嘴声饭中得跟嗓声级" 固有噪声 发声源 图1固有噪声和背景噪声 在拟建高压直流换流站的站址处,总会存在背景噪声 人类活动的声音和自然界的声音都属于背 景噪声 这样的噪声源在白天或晚上,或其他某个特殊的时段内都有可能产生因此确定不同时段的背 景噪声级是非常重要的 一般来讲,人们在午夜至凌晨四点间活动最少,此时的背景噪声级通常最低 当背景噪声级接近规定的最大值或等于总的噪声级时,考虑背景噪声的影响是非常重要的 为了确定背景噪声级是否接近最大限值,在高压直流换流站建设前应测量站址的背景噪声 一旦 换流站建成,如果背景噪声级与总的测量声级之差小于10dB(A),则测量时应认真考虑背景噪声的影 响 此时,即使可修正总的测量声级,但是已不可能准确地确定固有噪声级(见10.3.1.4). 4. 3 地形条件的影响 声源 低地势地面 图2山体和地势低的地面声波反射示例 高压直流换流站周围的地形各异,例如海洋附近、山上或山谷和平原等 地形影响声波的传播,特 别是地面物体(如山体或地面本身)对声波的反射、吸收、屏蔽和衰减效应尤为明显 另外,当换流站位 置与选定测量点的海拔高度不同与相近相比,声波的传播是不一样的 如图2所示,声波可被山体反射,而地势低的地方可成为无声区 这说明即使距声源的距离相同 各处声波的衰减也可不一样 地表特性决定了地面对声波的反射或吸收能力 因此,当要求准确计算从高压直流换流站传出的 噪声时,不仅需要考虑地形条件,还应考虑地表特性,如森林、岩石、草地等 但是,当地面基本平坦,地表均匀、海拔较低而使“距离”成为声波衰减的主要原因时,通常在计算中 不必过多地考虑地形对声波传播的影响 4.4气象条件的影响 声波在空气中的远距离传播受气象条件,如风、温度、雨、雾和雪的影响 特别是风和温度对声波传 播的影响尤为显著 因此,在换流站测量声波时应特别关注气象状况 4.4.1风速和风向的影响 由于摩擦阻力,近地表的风速通常比高处的风速低 如图3所示,因为声速为风速和初始声速的矢 量和,所以声波会发生折射,因此声波顺风向和逆风向的传播是不同的
GB/T22075一2008 风速 声x 图3存在风梯度的声波折射示例 如果高压直流换流站区域的风很大,则同一声源逆风向的声级比顺风向的低 利用这一条件有可 能使换流站布置和隔声设计达到最优化(如果在风大时测量,风在传声器上会产生所谓的自噪声,这种 自噪声可采用在传声器上安装挡风装置的方法降低) 4.4.2温度梯度的影响 热地表和冷地表在大气中可形成垂直温度梯度,因为声波在热空气中比冷空气中传播快,所以温度 梯度对声波传播有很大的影响(见图4和图5) 因此,对于处于地面的人来说，图5中的声波衰减相对 较小,这种现象通常在夜间发生 低温 声源 图4近地面处(热地表)声波传播较快 高温 声源 图5近地面处(冷地表)声波传播较慢 4.4.3大气条件的影响(温度、湿度和压力 因为空气会吸收声波的能量,所以声波通过空气传播时强度会衰碱 哀减量主要与空气介质的黏 滞性和氧分子(O)、氮分子(N2)的张驰度有关 总的来说,声波频率较低时衰减量很小,可忽略不计 但频率较高时这种衰减就会变得很大(见9.3.1.2) 4.4.4雨、雾和雪的影响 在雨天或雾天,声波有时会被传送得更远一些 主要原因不是雨或雾的声学特性,而是伴随这种天 气产生的风梯度和温度梯度对声波传播的影响(见图4和图5) 试验数据表明,雨和雾引起的声波衰 减相对较小
GB/T22075一2008 另一方面,新下的雪覆盖的地面对声波有很高的吸收率,引起的声波衰减量较大 在雨天由于雨滴声的存在,会使背景噪声级增加 4.4.5示例及典型数据 气象条件对声波的影响及典型数据如下 -逆风时测量的声级比没有风时测量的声级低20dB(A); -即使温度梯度很大,低风速或中等风速对声波传播的影响还是大于温度梯度对此的影响 当风速超过3m/s mn/s时,很难准确测量低于40dB(A)的噪声级 如果使用了挡风装置 一4n 上述风速限值会有所增加,但通常增加值也仅有几米每秒 低频声波在大地干燥与潮湿时有很大差别如63Hz音在大地潮湿时的声级比干燥时小 10dBA)) 总之,每天的气象状况都会不同,不同的地理位置气象状况也会不同,因此考虑气象条件对声波传 播的影响是很有必要的 噪声级限值 概述 由政府或权力机构制定的规章中规定了多种用地类型下的最大允许噪声级,其中还包括了用于验 证声级的测量方法 噪声级也有不同的频率计权,如A计权和C计权见3.3 嗓声级限值表示方法 通常,嗓声级限值与用地类型有关与距噪声源(如高压直流换流站)的距离无关 但是有些情况 下,为了更符合业主和当地规划机构的验收程序,规章中也会给出与距离有关的噪声级限值 就另一方 面而言,规定更多的限制条件以适应不同的运行状态也是有必要的 现有的地方规章中,表示噪声级限值的主要方法有 不同用地类型的最大允许A计权声压级,包括背景噪声在内 在背景噪声基础上的最大允许增加量 也可结合A计权和c计权表示噪声级限值,例如规定C计权总声级比A计权总声级小15dB A -些规章中没有规定整个区域的声级限值,而仅给出了特殊边界上的限值 第一种方法适合低背 景噪声级区域,第二种方法更适合高背景噪声级区域 5.3噪声测量 正确完成噪声测量应充分考虑下列因素 具有代表性的单点测量的数量和测量时间; 所使用的测量设备 障碍物和传声器间的允许距离; 气象条件,例如,风向和最大允许风速 除以上因素外,还应明确测量准确度,即测量的不确定度,例如表示为(45士3)dB(A) 测量方法的详细描述见10.3 5 用地类型 人类的大部分活动都会发出声音,这些声音可能会影响周围环境中人们的谈话和休息因此,应有 法律或规章来规定可接受的噪声级 如果声波在声源处被抑制,则不会存在噪声问题,但造价可能会与收益在很大程度上不成比例 同 时,有些情况下声波很难在声源处抑制,如移动声源(飞机)等 因此需要对用地进行分类,如果有可能,应把噪声源集中在远离居住区和商业区的地方 拟建高压 直流换流站的站址及其周围地区当前可能正用于其他用途,如工厂商业、农场或公用地,每一个区域的
GB/T22075一2008 噪声级限值通常是由当地的法规和规章决定的,同时也是基于不同的用地种类上确定的 当高压直流换流站的位置选定时,为了使建设时或以后不会产生噪声问题,有必要提前调查用地情 况和相关规章,特别是在居住区,应了解换流站未来相邻对象的生活和要求 同时也应认识到,现有的 背景噪声级可能恰恰就是来自于当前的用地规章的限值 5.5要求限制噪声的区域 要求限制噪声的区域的划分方式有: 高压直流换流站的围墙处或征地红线处 -距高压直流换流站一定距离的给定边界线处,例如,在一个圆周界上或某地域边界线上; 附近的地域边界 不同划分方式的优点和缺点如下 在高压直流换流站围墙或征地红线处 优点 背景噪声的影响小; 测疑受气象条件的影响小 受周围地形和地面声场的影响小 缺点: 选择的验证地点无法确定躁声危害对人的影响,不具有代表性 对换流站的布置可能产生不必要的影响 由于靠近换流站的噪声最大,使测量更复杂.耗费时间更多 承包商可能不得不采取措施以降低噪声,工程造价会比较高 在距离高压直流换流站一定距离的给定边界线处 优点， 比靠近换流站围墙处预测噪声级更简单 原因是换流站可以被当作点声源 缺点 选择的测量地点无法确定噪声危害对人的影响,不具有代表性 受到背景噪声,天气条件,地形和地表的影响 在附近地域的边界处: 优点 在真正存在危害的地方进行测量; 与户外可听噪声规章一致; 能很简单地预测噪声级 缺点: 进行验证时,很难实现同一时间内所有测量条件都满足; 需要能靠近私人地域 对环境噪声而言,因为噪声危害人们居住或工作,所以最后一种划分方式最好 当然,将来可能会 在以前无人居住的地方建造房屋,当地的规划机构应对此进行规划 另外,住宅开发计划在选择位置和 布局时应考虑周围环境的噪声,包括运行着的高压直流换流站 6 5. 噪声级限值与噪声持续时间的关系 通常,来自高压直流换流站的噪声是连续的,但换流站某些设备会产生脉冲噪声,如断路器和隔离 开关(见6.6.1) 描述脉冲噪声的主要性能参数包括: -噪声级峰值; -持续时间 在一天中的时段;
GB/T22075一2008 发生的频率; -规律性(每天相同的音调可能比变化的音调更有危害); 单音; -噪声脉冲随时间的变化 公式(26)提供了使用连续等效声级计算脉冲噪声的方法 许多规章中既规定了白天的噪声级限 值,也规定了晚上的噪声级限值 很多情况下,工作人员安全条例对脉冲噪声级限值的规定是最严格的 典型的噪声级限值 在给出典型的噪声级限值之前,需要指出的是即使仅仅改变几个分贝,所要投人的费用也有可能是 很可观的 下面给出了两种描述噪声级限值的方法 5.7.1A计权声压级 根据用地类型,户外声压级一般分为儿个级别 下述为典型应用值(仅给出夜间值): 无工业嗓声的工作场所 <50dB(A)70dB(A); -居住区、教育场所和医院: <40dB(A)55dB(A); 商业区 <35dBA)一45dlB(A) 如果存在一主控单音,限制会更严格 每个规章中都有对单音的定义,当有主控单音时,以上给出 的声级数值可能会减小 注，地方规章中的规定有可能不同,所以上述典型值表示为一定的范围 5.7.2在背景噪声基础上的最大允许增加量 因为在背景噪声级基础上的最大允许增加量的变化范围较大,所以很难给出一个确切数值作为示 例,但是在此可给出背景噪声级的允许增加范围为0dB(A)~7dB(A),该范围通常为背景噪声敏感区 域的临界值 通常,如果存在单音,所允许的增加量会减少 发声源 6.1概述 为了限制由高压直流换流站辐射到其周围区域的噪声级,应对换流站的可听噪声提出要求 但是 当所有设备在换流站现场安装后,几乎就不可能再准确确定单台设备的噪声级了,所以应把整个高压直 流换流站可听噪声级的要求分解到对各相关设备的要求上,并在设备制造厂的实验室确认各设备的可 听噪声级 因此,为了满足噪声级限值,必须了解每一个发声设备的声学特性和噪声强度 本章介绍了高压直流换流站的主要发声源,简单地讨论了每一个声源的声学特性并阐述了影响每 个设备声功率的主要参数 其中主要的噪声源设备有 换流变压器 电抗器 电容器; 冷却风扇 其他噪声源设备包括: -开关装置; 同步调相机 柴油发电机; 空调设备
GB/T22075一2008 -冷却泵 换流阀" 电晕 换流变压器 6.2.1换流变压器中的噪声源 换流变压器是高压直流换流站单台设备中声功率最高的设备,所以是换流站的主要噪声源 换流变压器中产生的噪声来源于 -铁芯(由磁致伸缩和结合处产生噪声); -绕组、箱壁和磁屏蔽中的电磁力; 变压器散热系统的风扇/泵 换流变压器的风扇/泵严格意义上不属于变压器本体,由不同的制造商提供 6.2.2与交流变压器的比较 因为对交流变压器的发声结构有较深的了解,所以首先对此进行讨论 过去,铁芯振动是交流变压器的主要噪声源,此时的噪声辐射主要取决于变压器的额定功率和铁芯 的磁通密度,而不是负载 然而,随着铁芯设计技术的提高,如使用能减少磁致伸缩的高质量硅(锡)钢 片以及铁芯连接技术的改进而降低了铁芯噪声,这就使得由电磁力产生的与负载有关的绕组噪声变得 相对突出 对于现代交流变压器.如果额定电压时的铁芯磁感应强度碱小到大约1.4T或更低,则绕组噪声的 声功率就有可能与铁芯噪声的声功率相当,甚至更大 绕组噪声的声功率级可用公式(14)计算 (14 LwA,w~39十10lg(S./S,) 式中: 额定电流、额定电压和额定频率下绕组的A计权声功率级,单位为分贝[dB(A] LwA.w" S 额定功率,单位为兆伏安(MVA); 基准功率,1MVA S 变压器额定运行时,产生频率为1kHz以下的噪声频谱 在负载电流为正弦时,绕组噪声包含两 倍工频频率的噪声,而铁芯噪声频谱包含大量的4次到10次工频谐波,这取决于磁通密度水平 因此 交流变压器负载时的噪声主要为叠加了空载频谐的100Hz音频(工频为50H2) 6.2.3换流变压器的特有性能 通常,在高压直流换流变压器和交流变压器的额定功率相同时,换流变压器的声功率级比交流变压 器大,这是由两个因素造成的 高压直流换流变压器的负载电流的谐波含量较高 高压直流换流变压器连接换流阀桥的绕组中有少量的直流偏磁电流 上述因素使换流变压器的声功率级比正常交流运行时增加10dB(A)以上 换流变压器的声频谱包含高达几千赫兹的频率,因此更易被人类听到使用A计权声级表示,见 3.3) 当换流变压器的主频率大于300H2时,使用外部降噪槽施(例如屏蔽和吸收装置)会更有效果 直流磁化产生的噪声不直接取决于负载水平,因为直流偏磁电流含量由下述儿方面决定 -换流阀不对称触发,取决于阀触发控制系统的准确度; 换流变压器的阻抗差; 单极大地回线运行时,接地极和换流站接地的电位差 变压器铁芯的直流磁化能增加50Hz音频、奇次谐波音频和偶次谐波音频,所以即使是换流变压器 的直流电流含量不多,变压器铁芯的直流磁化也会增加变压器的可听噪声 10
GB/T22075一2008 通常,对于高压直流换流变压器,绕组是主要的可听噪声源,因此可听噪声级将会随着变压器负载 的增加而增加 在高压直流换流站中,通过声压测量法得到的换流变压器声功率级一般随着变压器负载的增加而 增加 声功率级随负载的变化量与变压器额定功率几乎没有关系,空载时的声功率级和额定负载时的 声功率级之间的差别从几分贝到二十几分贝均有可能 另外,应考虑变压器冷却设备产生的声功率,尤其是对于采用低噪声设计的变压器 有关冷却风扇 的声学特性见6.5 6.2.4变压器绕组噪声 当电流通过变压器绕组时,带电绕组在杂散磁场中会产生电磁力,形成绕组振动,从而产生绕组噪 声 绕组的电磁力与绕组的磁场强度和电流的乘积成正比,并与电流的平方成正比,如下所示 FccB×Icc！”" (15 式中: 绕组电磁力,单位为牛(N); 绕组中的磁场强度,单位为特(T); B -绕组电流,单位为安(A) 绕组振动的振幅和速度与电磁力成正比,绕组噪声的声功率与振动速度的平方成正比,与负载电流 的4次方成正比 Wcccco×.r)2ccF2cc (16 式中: w 绕组噪声的声功率; 振动速度; -2xf,声学角频率; w 振动幅度 6.3电抗器 6.3.1高压直流电抗器的类型和结构 高压直流系统中的电抗器有以下几类 滤波器电抗器;为交流/直流滤波器的组成部分,用于滤除交流侧和直流侧的谐波; 高压直流平波电抗器;与高压直流传输线和/或电缆串联,或接人背靠背直流回路的中间以减 小直流侧谐波、抑制直流系统故障引起的电流升高和提高系统的动态稳定性 -电力线路载波器和无线电干扰滤波电抗器:用于高压直流换流站交流侧和/或直流侧,以减少 线路中的高频噪声; 并联电抗器:主要用于配合交流滤波器提供感性无功补偿,尤其是在轻负载下为满足系统谐波 要求而投人最小滤波器组时,需投人并联电抗器 其中,应重点研究滤波器电抗器和高压直流平波电抗器的噪声对换流站总声级的影响 除了特殊情况下需要采用油浸式平波电抗器(例如,在极端的污秽和气候状况的地方)之外,通常高 压直流系统用电抗器均采用干式空芯电抗器(自调谐交流滤波器电抗器例外,它使用铁芯控制被直流磁 化的磁路的导磁性实现滤波器调谐 对于油浸式电抗器,除了其另有铁芯间隙产生噪声之外,它与换流变压器的发声机理和采用的降噪 措施相似,见6.2 下面介绍基于干式空芯技术的电抗器设计和发声机理 干式空芯电抗器的主要构 造如图6所示 电抗器绕组由单层或多层绕组组成,绕组层由绝缘铝导线制成并由树脂填充压缩 这些绕组层的 ll
GB/T22075一2008 端部被焊接到支架上,使同心绕组层并联 顶部支架和底部支架通过几组玻璃丝结沿绕组上下夹紧固 定 绕组被由圆周状布置的玻璃加强丝棒隔出放射形的间隔,从而形成可进行绕组自然对流冷却的垂 直空气通道 绕组" 导线" -间隙绝缘棒; 支架; 玻璃丝结; 端子 支柱绝缘子; 安装固定脚 图6 干式空芯电抗器 6.3.2发声的机理 空芯电抗器绕组电流和磁场相互作用产生绕组振动,从而产生噪声， 如果是铁芯电抗器,作用于磁路的力会加剧设备振动 如果铁芯有气隙,则应考虑由气隙中的力导 致的噪声 这些噪声通常比由磁致伸缩产生的噪声大 任何通电导线放到磁场中都会受到力的作用,因此,通过绕组区域的磁场会产生绕组电磁力 图7 示例说明额定功率为30Mvar的空芯电抗器的磁场分布 B/T 0.120 0.090 0.060 0.030 0.000 图7空芯电抗器绕组的磁场分布 6.2.4中已经说明,绕组力与绕组的磁场强度和电流的乘积成正比,与电流的平方成正比 12
GB/T22075一2008 计算绕组力时,力频谱与电频谱不同 如果是单频交流电流,力以两倍的电流频率振荡 然而,如 果电抗器同时流过几种不同频率的电流,除了频率为两倍电流频率的振动模式外,还存在另外的振动 模式 绕组上的振动力引起电抗器轴向和径向振动 虽然振动力的大小可以确定,但对绕组结构的振动 响应分析却很复杂 对任一机械结构,可按照“振动模式”描述电抗器的动态行为 因为振动力几乎是 旋转对称的,所以希望只存在与振动力分布形状相同的对称模式结构 然而,因为存在同心绕组层间一 定数量的气隙绝缘棒、固定在绕组端部的支架以及制造误差等因素,所以还存在其他非旋转对称的模 式 圆柱体电抗器结构的基本振动模式有 所谓的“呼吸模式”,此时电抗器绕组像一个圆柱形的压力容器 这种模式的频率基本上取决 于绕组的材料参数,与绕组的直径成反比 呼吸模式的典型频率在几百赫兹到1kHz之间 呼吸模式的形状是完全对称的,见图8,并与由轴向磁场分量激励的分布电磁力一致 -轴向上的“压缩模式”,此时电抗器向着电抗器中心平面被轴向对称压缩 这种模式由径向电 磁场分量激励 绕组层的“弯曲模式”,以圆周向和轴向上的节点数表征 该模式的主要频率通常低于呼吸模 式频率 尽管弯曲模式不是旋转对称,但它还是由电磁力激励的,见图9. 图8电抗器呼吸模式简化结构 邻方性外壳 轴向结型 -因周向结型 图9电抗器弯曲模式示例(绕组层无轴向约束》 电抗器表面的振动辐射到周围环境中,成为由空气传播的可听噪声 辐射的声功率可由式(17、 式(19)计算 (17 =A×c×Aw×a×r 13
GB/T22075一2008 其中 十 18 UeX.工 则 (19 w=×c×Aw×a×w×. 式中: W 辐射的声功率,单位为瓦(w) 空气密度,单位为千克每立方米(kg/ms) 声波在空气中的传播速度,单位为米每秒(m/s); 振动速度,单位为米每秒(m/s); 声辐射面面积,单位为平方米(m); Aw 辐射效率， 2x,声学角频率; 振动幅度,单位为米(m) 设备的振动幅度和声辐射面的大小基本决定了辐射声功率的大小,因为干式空芯电抗器的绕组是 声辐射面的主要部分,所以其声辐射由绕组径向振动的幅度决定 轴向绕组振动和其他部件的振动对 整个声辐射的作用相对较低 为了避免振动的幅度加大,力频率由电流频谱决定)不应与设备固有谐振频率相同 电抗器的声功率与负荷电流的4次方成正比(见6.2.4) 为了获得准确的计算结果,有必要明确 换流站的运行状态 满足电抗器声学要求的电流额定值可以不同于满足热应力要求的电流额定值 辐射效率 由设备的频率、几何特性和结构特性决定 例如,假定一个面以一定频率振动,在周围 介质(如空气)中振动波长明显大于声学波长,此时空气不能被横向释放以消除压力差,空气微粒的速度 等于这个面上空气微粒的速度,甚至超出最靠近这个面处的外部空间中空气微粒的速度,此时才=1,反 之则g<1 振动波长与空气波长相同时,a可以大于1 见10.2.3 因为声功率随着负载电流4次方的增加而增加,所以可以直接根据试验结果按比例计算 因为很 难在试验室中达到实际运行电流,所以这一点在应用中是非常有用的 如公式(20)所示,可以使用在电 流I时测量的声功率级Lw计算出电流为!时的声功率级Lw2 L (20 -w2=LwI十40lg(I/1 式中: Lw -电流为时的声功率级,单位为分贝[dB(A门] -电流为l时的声功率级,单位为分贝[dB(A] lw2 包括所有声频的总声功率级可由对数求和得到(见第3章) 电抗器的声频谱取决于它的负载电流 频谱,因此在很大程度上也取决于电抗器的应用场所,详见6.3.3,6.3.4和6.3.5 6.3.3交流滤波器电抗器 图10是交流滤波器电抗器的简化电流频谱示例,假定电流由基频和谐波次数为的谐波组成 实际上,电流至少包含一种谐波成分 电流4 fn 频率/Hz 图10交流滤波器电抗器的电流频谱示例 14
GB/T22075一2008 图11举例说明了交流滤波器电抗器绕组上力的组成 此力由一个静态预加负载和频率为2、 f(n-1)、/(n+1)2fn的振动力组成 仅振动力产生噪声 静态预加负载不影响声功率 力 频率 /.(n一1 =02/ ("+1) 图11交流滤波器电抗器绕组的力频谱示例 在电流产生电磁力的过程中,频率发生了变化,力频谱中的频率数量=0除外)等于电流频谱中 的频率数量的平方 如果电抗器的电流频谱包括几种谐波,则声频谱中的分量也会显著增多 与任何机械结构一样,具有分布质量和结构特性的电抗器有无数的固有谐振点 如果力频谱中的 --种或几种频率与这些固有频率相同,则设备振动将会加剧,从而使设备噪声增加 所以在考虑滤波器 电抗器的声学特性时,必须同时考虑基波电流和谐波电流这两者的影响 6.3.4高压直流平波电抗器 干式空芯平波电抗器绕组的噪声主要由绕组振动产生,而绕组振动则由直流电流和谐波电流引起 目前,换流站通常采用12脉波换流桥运行,直流侧的主要谐波是12次和24次,因此,当交流系统为 50Hz时,平波电抗器的主要噪声在600H2和1200Hz谐波电流下产生 图12是高压直流平波电抗器的简化电流频谱示例 假定电流由直流分量和谐波次数为"的谐波 组成 实际上,电流至少包含一种谐波成分 电流 飙率/H Jn 图12高压直流平波电抗器的电流频谱示例 图13举例说明了高压直流平波电抗器绕组上力的组成 这个力由一个静态预加负载(力频率 /=0)和频率为/"和2/n的振动力组成 静态预加负载(力频率f=0)实际上不影响总噪声 力 I 2n频率/H =0 图13高压直流平波电抗器绕组的力频谱示例 6.3.5自调谐滤波器电抗器 交流滤波器应有一定的频带宽度以防止滤波器失调,自调谐滤波器电抗器通过自调节以适应频率 15
GB/T22075一2008 的偏移,如图14所示 这种电抗器有一个带可控绕组的铁芯(励磁电流可调节),可控绕组中的直流电 流变化影响铁芯的磁导率和电抗器的电感,交流电磁线绕在包围着铁芯的玻璃纤维圆桶上 电抗器外 围设有隔声屏 声测量表明,这种电抗器本质上与常规空芯电抗器性能一样 在某一交流频率下直流电流与交流 电流共同作用产生如图13所示的振动力,其中直流电流的变化仅影响声波的大小而不会使交流频率 变化,如使其加倍) 频率为0时没有声辐射 自调谐滤波器电抗器的声功率由玻璃纤维圆桶的径向振动决定而不同于空芯电抗器,其声功率由 交流)绕组径向振动决定,如图14所示 图14自调谐滤波器电抗器 6.4电容器 6. .4.1电容器的类型与结构 除了换流变压器和电抗器,电容器也是高压直流换流站主要噪声源之一 电容器被广泛应用于高 压直流系统中,如用于交/直流滤波器,无功功率补偿,电力载波滤波器(PLC)和电容式电压互感器 CVTs)等 滤波器和无功功率补偿设备中的电容器是典型的壳式电力电容器;PLC回路中的耦合电容器和电 容式电压互感器(用于测量与保护)中的电容器使用瓷套式电容器 如果受现场空间的限制,或者因为 环境污染和/或频繁地震等因素,可使用箱式电容器 通常,需要限制壳式电容器噪声,因此下面主要针对壳式电容器描述电容器设计 为了说明电容器的发声机理,首先对电容器的结构进行描述 电容器塔由许多单台电容器组成 单台电容器表面是钢外壳,配有套管 每一单台电容器内都充满了油,并且内含了一个由许多电容器元 件串并联组成的元件组,如图15所示 每个电容器元件由两层铝箔和数层一定长度的塑料薄膜和纸 膜绕制而成 瓷套式电容器元件和元件组的设计与壳式电容器元件和元件组的设计基本相同 因此下面关于发 声机理的描述适用所有类型的电容器 电容器元件 纸和油 图 15由电容器元件组成的电容器元件组 16
GB/T22075一2008 6.4.2发声机理 如图16所示,因为电容器元件的每侧均有铝箔,所以带电电容器元件的大部分部位受力都是平衡 的,受力不平衡的部位仅是电容器元件的边缘处(图16中的力F)和中间(图16中的力F) 由于电 容器元件中间薄油层的强度是非常高的,尽管中间受力处上下力之间有小的偏移,但还是可互相抵消 所以电容器元件上的静力仅为边缘上的力 因此,电容器元件的大部分可听噪声是从其顶部和底部发 出的 +Q +Q +Q +Q +Q +Q 图16电容器元件的受力 电容器元件组的发声机理与电容器元件类似.它的机械响应由元件组中最初的轴向共振决定,为一 维空间的声辐射,且声辐射主要被限制在与电容器元件组纵向垂直的平面上 可通过电容器的能量对电容器极板间距离的微分计算(虚位移定理)电容器受力 dW (21 F一 dr 式中: w 电容器中储存的能量,单位为瓦(w); -电容器极板间的距离,单位为米(m). 电容器中储存能量可以通过下式计算 W=(U2×C)/2 22 式中: 施加在电容器上的电压的方均根值,单位为伏(V); 电容,单位为法(F) 因此,电容器受力可表示如下 23 F=-(U厂×C)/2.a 如果U为正弦电压,即 U)=VUsin(wt) 24 此时,电容器的受力由一个静态力和一个振荡谐波)力组成 如果电压频谱包括几种谐波,声频谱 的分量会明显增多 图17举例说明了交流滤波器电容器的简化电压频谱,假定电压频谱由基频f和谐波次数为n的谐 波构成 实际上,电压总是包含至少一种以上的谐波分量 17
GB/T22075一2008 电压 频率H 图17交流滤波器电容器的电压频谱示例 图18举例说明了交流滤波器电容器绕组上振动力的组成 这个力由频率为2f、f(n一1)、fn十1 和2/fn的力组成 力 频率/HHz f.(月一 f(n+D 2fn 图18交流滤波器电容器的力频谱示例 如图18所示,在由电压产生力的过程中,频率发生了变化,力频谱中的频率数量(f=0除外)等于 电压频谱中的频率数量的平方 电容器元件组中的力最终会引起单台电容器钢外壳的振动,因此产生 电容器可听噪声 可使用6.3中的公式计算电容器噪声的声功率和声功率级,并且从计算中可知电容器噪声的声功 率与电容器电压的4次方成正比 为了确定整个电容器塔的声功率级,可将所有单台电容器的声功率级作为独立的声源相加,即 LWnk=L"十10lgN 25 式中 L; -整个电容器堆的声功率级,单位为分贝[dBA]; -单台电容器的声功率级,单位为分贝[dBA] L N -电容器台数 电容器塔的噪声主要由下列因素决定 电容器工频电压和谐波电压; 电容器塔的机械强度; 机械固有频率(由电容器元件组,外壳和支架等决定); 单台电容器数量; -单台电容器/电容器组所处的位置 以上声功率和声功率级的计算公式仅考虑了单声频情况,对于包含多声频的总的声功率级可通过 对数求和计算(见3.9) 电容器的声频谱由加在电容器上的电压频谱决定 6.5冷却风扇 强迫通风冷却装置一般用于换流阀的冷却,由热交换器(包含冷却介质水/乙二醉、空气等)和轴流 式风扇组成 通常每一组冷却组件配有几个风扇,风扇之间由隔板分开,每个风扇都能根据冷却的需要 分别投切以逐步调节冷却装置容量 18
GB/T22075一2008 应根据不同使用要求选择最佳容量的冷却装置、最佳风扇转速(一般从儿百转每分钟到 1000r/ n)和风扇数量,从而将噪声控制到最小 使用直径大且以低转速运行的低噪声轴流式风扇、 r/min 具有双速电动机的风扇或变频调速风扇,均能减小风扇的噪声 应通过选用具有足够声学等级的标准 组件,以优化冷却装置的降噪设计 相对于没有隔声设计的换流变压器,冷却设备的噪声是可以忽略的;而相对于具有隔声设计的或低 噪声的换流变压器,由冷却风扇产生的额外声功率就不能忽略 额定功率大的变压器的冷却可采用单独的散热器箱,这种方式更利于变压器本体封装 6.6其他发声源 6.6.1开关装置 与上述设备相比,开关装置如断路器和隔离开关仅在操作时(开关合,分动作)产生短时的可听噪声 即脉冲噪声) 这种可听噪声有可能远远高于背景噪声 断路器的合/分产生的单个声脉冲的持续时 间一般不超过1s 通常使用等效连续噪声级表示脉冲噪声 时间间隔为T,的脉冲噪声的等效连续A计权声功率级 可以通过计算T期间的A计权声功率级得到,见公式(26) T没有可参考的值,选择的T值应能合 理描述短时事件,例如,空气隔离开关或接地开关的T是10s,见7.3.6 -习TIw, LwAe wAn;r 26) 式中: LwA叫时间间隔为丁的等效连续A计权声功率级,单位为分贝[dB(A] 总的时间间隔(T一习T),单位为秋() -持续时间为T的等效连续A计权声功率级,单位为分贝[dB(A]; LwAm了 噪声的声功率级为LwA的时长,单位为秒(s). 根据不同的总的时间间隔T,使用不同的A计权量计算脉冲噪声对环境的影响,如: 等效连续声级; 白天的平均声级; 夜间的平均声级; -白天和夜间的平均声级(叠加了夜间声级分贝值); 每小时的平均声级 通常,除了滤波器组的断路器可能在一天中操作几次外,其他开关设备一年只操作几次,由此累积 的噪声量相对低于连续噪声源产生的噪声,所以开关设备产生的噪声对高压直流换流站的总噪声级没 有很大影响 但是,为了防止开关设备噪声对现场工作人员听力的损害,应规定开关设备在工作日期间 累积的声级限值 一般,该限值取决于噪声持续的累积时间,由当地的安全规章规定 对于高频声波 通常规定较低的声级限值以提高对高频噪声的限制要求 开关操作期间产生的脉冲噪声由开关类型(真空断路器和sF，断路器)及其操动机构(如弹簧机 构,液压机构)决定 隔离开关和接地开关操作时会产生长达10s的噪声 6.6.2同步调相机 同步调相机被安装在建筑物里或一个预制的隔音和防风雨的箱体里,通常为连续运行 同步调相 机噪声主要由冷却设备产生,因此,冷却风扇(见6.5)的内容也适用于同步调相机 调相机的另一部分 噪声来自于户内设备残余噪声,如励磁机、滑环/电刷和辅助变压器噪声等 6.6.3柴油发电机 通常,柴油发电机不会长期运行，且几乎都是安装在户内的 由于建筑物有排气口,所以柴油发电 机运行时户外会听到噪声 但是因为柴油发电机仅偶尔运行,如在例行检查或紧急情况下使用,且例行 19
GB/T22075一2008 检查通常在工作日的白天进行,因此基本能避免在噪声敏感期出现柴油发电机噪声 6.6.4空调设备 空调设备的噪声大部分被限制在户内,但部分残余噪声(来源于气流、百叶片噪声及空调设备)还是 会从通风口传出 关于空调装置中风扇产生的噪声,见6.5中相关内容 6.6.5冷却回路泵 如果冷却系统的泵安装在户外,则应限制其噪声 6.6.6换流阀 本标准仅讨论对高压直流换流站周围区域声功率级有影响的换流站设备,因为通常换流阀安装在 户内,其噪声对换流站周围区域的声功率级没有明显的影响,所以本标准中不讨论换流阀的声学特性 阀本体的噪声主要来自于阀的磁性组件如阀电抗器(阻尼电抗器)等元件,这些元件通常安装在户 内 但是阀冷却设备通常安装在户外,所以阀冷却设备的风扇也就成为了一个主要的发声源,也需限制 其噪声,相关内容见6.5 电晕 6.6.7 所有高压线路都会产生电晕 无论出于什么原因(满足噪声的要求、无线电干扰要求和限制闪络 等),都应采取抑制措施(见7.2.8)将电晕限制在较低的水平 典型声功率级 表1中各设备的声功率级是在下列前提下给出 各设备按标准要求设计 -在设计中尽量减小设备内部固有噪声,例如避免机械共振等; 未采用外部降噪措施,如声屏蔽、隔声罩等 表1主要设备声功率级 发 源 声 声功率级Lw(A/dB(A 高压直流换流变压器 额定负载 100~125 无负载 90l10 高压直流平波电抗器 85100 自调谐滤波电抗器 90100 7090 交流滤波电抗器 60~105 交流滤波电容器组(壳式电容器》 冷却风扇(用于阀冷却的强迫通风冷却装置》 300r/minm 风扇转速大约 30kw/300w 冷却容量 大约55/85 风扇转迷大约 900r/min 冷却容量 500kW/1300kW 大约90/105 开关设备 105 -130(脉冲嗓声 降噪措施 概述 当预测的高压直流换流站设备噪声超过限值时,应当采取降噪措施 降噪措施应在设备设计中就予以考虑,并与换流站的站设计相结合,从而使降噪措施有效且经济 常用的降噪措施是通过封闭或屏蔽把声波限制在允许的区域内 若设备安装之后,测量结果显示不能 满足噪声限值要求,则还需进一步进行降噪处理 所以,最终有可能采用更多的封闭或屏蔽甚至有源降 20
GB/T22075一2008 噪技术(见7.5.3) 7.2换流站布置 在换流站设计中应尽可能将产生噪声的设备和噪声敏感的区域分隔,合理布置主要的噪声源,尽量 利用自然地形或换流站设备和其他建筑物的屏蔽效应来阻止声波向噪声敏感区传播 有些噪声源,如系和换流阀均是户内设备,应根据噪声对工作人员和参观人员的影响考虑 通常、 这些设备传到户外的声级是无危害的 当需要在设备运行时进人户内检查时,可使用护耳器 整个换流站降噪的有效措施 在换流站周围建立围墙; -将换流站建在低凹地或合适的山谷里,山谷里最好没有陡峭的岩石 7.2.1变压器和油浸式电抗器 从换流站布置角度考虑,对变压器和油浸式电抗器采取的降噪措施有 采用屏蔽罩(用于吸收声波能量,如使用特殊的吸声材料); -定声波干找等级的方向传插 -将声波定向向某个允许一 在某些情况下,可通过对换流站建筑和换流变压器甚至整个换流站定向,以避开周边的声敏感地 区,使其不受变压器噪声的影响 目前,高压直流换流站设计中换流变压器和油浸式电抗器通过穿墙套管与换流器连接,如果阀厅明 显高于换流变压器或电抗器,则阀厅的墙壁就成为声波在该方向上传播的有效屏障 变压器之间或变压器周围常会有防火墙,假如它们的高度与变压器/电抗器相比足够高,也会使声 波有效衰减 在不完全屏蔽的地方,必须考虑不完全屏蔽可能会导致某个不受保护的方向上的噪声由 于共振或反射而被加强 7.2.2空心电抗器 空心电抗器(特别是滤波电抗器)是主要的发声源 由于它需要空气流动进行冷却,所以很难像变 压器一样被屏蔽 从换流站布置的角度考虑,有两种降噪方法 -将其布置在远离噪声敏感区的地方 由于滤波器中有多台电抗器,所以可以进行优化布置; 将其安装在户内 7.2.3电容器 某些情况下,电容器可能会成为主要的噪声源 通过换流站布置实现电容器降噪的措施与空心电 抗器相同 另外,高压直流滤波器电容器塔体积庞大,噪声辐射复杂,并有一定的方向性,因此需在高压直流换 流站布置时对其位置、方向以及屏蔽措施进行优化 7.2.4冷却风扇 从发声的角度看,冷却风扇与空心电抗器很相似 风扇的噪声有很强的方向性,所以可通过定向布 置使风扇噪声向某个允许一定声波干扰等级的方向传播 7.2.5柴油发电机 柴油发电机的主要噪声是从排气口传出的(见6.6.3) 在换流站布置中,采用与空心电抗器相同 的降噪措施 7.2.6开关设备 与常规的变电站相同,通常开关设备在操作时产生的噪声是可以接受的 对特殊的噪声敏感区,可 考虑把开关安装在户内 21
GB/T22075一2008 7.2.7 空调设备 采用与冷却风扇相同的降噪措施 7.2.8电晕 降低电晕水平的方法有以下几种 -在设备电极结构及外形设计上应配置合适 增加相间、母线间和设备间的净距 应用电缆或气体绝缘母线 7.2.9同步调相机 同步调相机中最主要的噪声来自于冷却装置(见6.6.2),所以采用与冷却风扇相同的降噪措施 7.3设备的降噪设计 在第6章中已介绍了设备噪声产生的机理,本条主要介绍设备的降噪设计 通常,在设备设计时应使设备的固有振动频率不同于主要的电磁频率,以尽量减小设备噪声辐射面 的振幅,从而满足设备低噪声要求 对多种设备均有效的一种降噪技术是使用弹性衬垫,将振动隔离(可以限制低频噪声的传播)以降 低设备噪声 7.3.1变压器和油浸式电抗器 变压器和油浸式电抗器的降噪设计包括(但不限于) 采用新型铁芯材料 设备低磁通运行; 采用先进的铁芯连接技术; 避免临界机械共振; 在油箱内和安装时采用机械阻尼 应用先进的绕组设计尽量减小阻抗公差 进一步减小制造公差; 使用低噪声风扇(见7.3.4); 使用独立的冷却装置(见6.5) 空心电抗器 7.3.2 降低电抗器噪声的关键在于限制其绕组的振动,通常采用的降噪措施包括 调整物理尺寸、隔板和机械支架使振动频率偏离临界共振频率 使用体积较大的导体(通过增加惯性降低振幅),但是这是一种不经济的方法,例如当导体横截 面面积增加一倍,绕组重量相应也增加一倍时,减小的噪声仅约为6dB(A. 7.3.3电容器 降低电容器噪声的关键在于降低单台电容器表面的振动,通常采用的降噪措施包括 -增加电容器元件的串联数量,减小电容器介质的应力以抑制振动 -增加机械阻尼,使电容器元件紧密堆叠在一起,从而增加电容器元件组的刚度; 考虑固有频率对噪声的影响 7.3.4冷却风扇 目前,低噪声风扇的设计技术已经成熟,而且很多技术对降低冷却风扇的噪声都是很有效的,包括 -采用大直径低转速轴流风扇; 采用消音器和空气挡板 换流变压器冷却可根据需要采用独立冷却设备 7.3.5泵和柴油发电机 尽管泵和柴油发电机正常运行时产生的噪声是有限的,但是如果不采取基本的防范措施,其噪声有 22
GB/T22075一2008 可能大幅增加并对周围事物产生危害 应确保电机旋转部分的对中正确,并应非常准确地操作 7.3.6开关设备 对具有特殊设计的断路器,几乎不需要采取任何措施去减小其操作噪声 减小隔离开关和接地开关操作时产生的噪声的方法有 在保证安全的前提下重新考虑这些开关的投切顺序; -如果可能的话,在白天操作开关 7.3.7 空调设备 按照7.3.4进行空调设备中风扇的降噪设计 7.3.8高压连接处 如果电晕水平过高,通常使用具有更高电压等级的连接件、较粗的导线或导线束和防晕环以降低电 晕水平 7.4声屏障 声屏障用于屏蔽和吸收声波,所屏蔽的噪声通常为高频噪声(300Hz以上) 换流站建筑物、隔板、 封装外壳等均可作为声屏障使用 声屏障应具有一定的商度.,且被保护的区以必绸处于屏廊后的声屏藏区内才能使屏障有效地发挥 可通过公式计算出该保护区的范围. 作用 设计声屏障时应综合考虑多种因素,如可靠性、可利用率和价格 变压器和油浸式电抗器 变压器和油浸式电抗器的隔声技术已很成熟 由于设备嗓声频谱的主要频率均高于300Ha所以 隔板和吸声装置的作用非常明显 实际上,在很多工程中变压器和油浸式电抗器都被全部包围起来,并 使用独立冷却设备,同时将独立冷却设备放置在隔声区之外,从而极大地简化了隔声设计 全包围隔声技术最基本的形式是通过搭建砖墙或扩建防火/防爆围墙(不包含吸声材料)将变压器 电抗器完全包围 其降噪能力大部分取决于墙的结构和墙面打磨程度,同时还与变压器和围墙的体积 有关 无顶部时最多可降噪14dB(A),有顶部时则可降噪20dB(A)35dB(A) 但是同时应注意,如 果围墙设计不当,反而有可能使噪声加大 还有一种方法可代替全包围隔声技术使用,即在围墙上加装吸声覆层,尤其是在原来就有的防火/ 防爆墙上 这种方法更适用于换流变压器隔声,因为换流变压器通常位于靠近阀厅的外墙处如果在此 不加装吸声材料会形成大量的噪声反射,影响隔声效果 另外,在需要大幅度降低噪声的场所,则需采用内含吸声材料的围墙(有可能为双层材料)进行全包 围 这种方式的降噪多达40dBA) .4.2空心电抗器 7. 因为空心电抗器需保证一定的通风以免电抗器过热,以及需满足设备电气净距的要求,所以对空心 电抗器采用声屏障即空心电抗器消声罩)使降噪变得相对复杂 任 一消声罩的设计必须和空心电抗器的设计相结合 消声罩有两种基本形式;房屋或安装在空心 电抗器上的消声罩 用于降噪的房屋需满足散热要求,通常在屋顶装有风扇 这种消声效果与变压器 围墙相同 采用这种方式时需保证不能产生任何环绕电抗器的磁链,否则空心电抗器会在磁场的影响 下过热 安装在空心电抗器上的消声罩是空心电抗器设计的一部分 这种消声罩的形式可以从简单到复 杂,例如它可以是一个附加在空心电抗器外的简单外壳,也可以是具有独立支架结构和吸声材料的复杂 玻璃纤维外壳,后者约可降噪15dB(A),但其造价有可能超过空心电抗器本身 另外,空心电抗器的电 压水平有可能限制消声罩的使用,尤其是对于处于潮湿、污秽环境中的雷电冲击耐受水平较高的电抗器 而言 空心电抗器消声罩最大降噪的典型值为: 23
GB/T22075一2008 5dB(A; 顶部和底部隔声板 10dB(A -加装外部圆筒式声罩 15dB(A -加装完整声罩 7.4.3 电容器 可以通过包围电容器降低电容器噪声 但是,电容器组通常为分级绝缘的高压设备,所以包围时必 须考虑最大净距要求或者分别包围各独立部分 包围油浸式电容器相对简单,可采取与换流变压器相 同的方式完成 全包围时可采用非吸声屏障(简单)或吸声屏障(材料结构复杂且价格昂贵),这取决于噪声要求和 经济性的考虑 对电容器塔的每一层分别设置声屏障至少降噪10.dB(A) 采用全包围方式降噪能力将会更商 7.5改进技术 7.5.1声屏障技术 对于在运行时发出的嗓声超出预期值的设备,在服从换流站布置、满足散热要求和电气要求的前提 下,应有可能在其周围建立噪声屏障 但是,其造价通常都比在换流站投运前建立的等效屏障的造价商 很多,而且需要中断高压直流系统运行 7.5.2阻尼降噪 通常,对于因设备和地基或支架之间的相互作用产生噪声的场所可以通过增加额外的阻尼降噪 这种方式包括改变支架结构或设备本体(如增加设备质量),例如在变压器梁上填装砂子等可抑制 噪声传播 7.5.3有源降噪 有源噪声减振控制(ANvC)利用安装在声辐射面处的传声器或安装在发声设备附近的喇叭降噪 这一技术要求准确地建立各部分的研究模型,进行详细的噪声研究 ANvc主要用于降低低频噪声 目前用于电力变压器上的ANvc由两部分组成，一部分是直接 安装在油罐上的振动调节器,另一部分是安装在油罐附近的声调节器 由安装在远场的声差传声器测 量噪声声级,并给控制器提供输人信号 对于新型的变压器,可以使用近场传声器或装在油罐上的振动 传感器,电子式控制器从传声器取得输人信号,并驱动调节器使多处的噪声减到最小 如果安装正确,ANVvC消除低频噪声的效果比声屏障更好 但是,有源控制处理三维空间的噪声 和振动问题比其处理一维空间的问题困难得多 通常,在小噪声源上实现ANVvC要比在变压器油罐这 类大噪声源上实现更简单、经济 运行工况 8.1概述 很多运行参数会影响到高压直流换流站的噪声,这些参数包括 高压直流换流站运行参数,如 功率; 功率输送方向 投运极; 触发角 投运的滤波器/并联电容器/并联电抗器 冗余设备是否投人使用,如冷却装置 交流网络参数,如: 交流系统的电压和频率; 背景谐波; 214