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220kV变电站变压器噪声研究


科技情报开发与经济 文章编号: 1005-6033 (2011 ) 08-0192-03

SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY

20 11 年 第 21 卷 第 8 期 收稿日期:2011-02-14

220 kV 变电站变压器噪声研究
2 郭 欣 1,

(1.华北电力大学, 北京, 102206; 2.山西省电力勘测设计院, 山西太原, 030001 )



要: 介绍了 220 kV 变电站变压器噪声的来源, 结合山西省某 220 kV 变电站的工程

实例, 探讨了声功率级和射线声压级的监测布点原则及监测项目, 对 220 kV 变电站变 压器所产生噪声的特性和其传播规律进行了研究, 提出了噪声预测公式中距离的正确 取值。 关键词: 220 kV 变电站; 变压器; 噪声; 声功率级; 声压级 中图分类号: TM63 文献标识码: A 距离布点, 间 隔 为 1 m, 监测项目主要为 A 声级。声功率级监测 原则布点图见图 1。

随着国民经济的发展和人们生活水平的提高,人们对生活 环境的质量要求在不断提高,对环境噪声的认识和要求也在不 断提高, 并且逐步知道用法律、 标准来保护自己的生活环境。目 前, 全国已发生多起因噪声问题引起的民事纠纷案件, 而案件往 往以企业或社会团体的败诉而结案。

包络线 变压器基准发射面

包络线

声进行监测, 结果发现, 由于目前 220 kV 变电站设计时为了节省 占地, 配电装置均采用 GIS 布置方式, 使得 220 kV 变电站占地面 积在 1 hm2 左右。当变压器布置距离围墙较近时, 就会出现厂界 噪声超标的情况。经过分析发现, 投运后的厂界噪声监测结果与 环评时的预测计算结果也存在较大差距。 因此, 对 220 kV 变电站 的变压器所产生噪声的特性和其传播规律进行研究是非常必要 的。

变压器
变压器基准发射面 包络线

图1

包络面监测原则布点图

2.2 射线声压级的监测布点原则及监测项目

1

变压器的噪声源
变压器不是一个点声源, 而是由多个小体声源合成的一个不

空旷地的两台变压器一般布 5 条监测射线, 非空旷地变压器 根据现场情况, 按有监测意义的原则布设射线。测点的垂直高度 为 1.5 m, 监测项目主要为 A 声级。射线监测原则布点图见图 2。
包络线 变压器 变压器基准发射面 包络线 变压器 变压器基准发射面


均匀的大体声源, 所产生的噪声包含变压器本体的电磁噪声[ 1]、 冷 却风机的机械噪声[ 2]、 变压器油冷却系统的液体流动动力噪声、 设备运行中由电磁变化和机械运动产生的振动噪声等[ 3]。因此, 用简单的点声源或体声源进行噪声预测都不尽合理,而且经过 比较发现环评预测结果和工程验收结果的差别也比较大。为了 找出环评预测结果和工程验收结果的差别所在,对山西省一些 已经运行的 220 kV 变电站的变压器进行了噪声监测。

变压器正侧出线

两台变中间出线

压 变





出 角

变压器正侧出线

线

包络线
压 器

通过对山西省已经投产运行的一些 220 kV 变电站的厂界噪







线

2

监测布点原则及监测项目
图 2 射线监测原则布点图 所监测的某 220 kV 变电站两台主变的容量为 150 MVA, 类

型为风冷变压器。监测时两台主变所带负荷均为 80 MVA。 2.1 声功率级的监测布点原则及监测项目 监测轮廓线设在设备轮廓线的外围 1 m 处,按 220 kV 变压 器的常规高度 (一般高度 4 m~5 m ) , 设两条轮廓线, 分别位于油 箱高度 1/3 处和 2/3 处的水平面上。 测点布置在的轮廓线上, 等 192

3 变压器所测噪声分析
(1 ) 用包络面实测数据计算变压器声功率级。声功率级 LWA 可通过以下公式求出: LWA=LpA+10lg S S0





220 kV 变电站变压器噪声研究

式中 : LpA 为 修 正 的 平 均 A 计 权 声 压级 , LpA =10lg (10 10
0.1LbgA 2

0.1 LpA0

-

) - K; S 为包络面表面积, m; S0 为基准参考面积, S0=1 m 。

2

(2 ) 用射线点上实测声压级计算变压器声功率级。用实测点 上的声压级计算变压器声功率级, 其基本公式为: LWA=LA ( r )+10lg 4πr2 K

式中: K 为指向性系数, 对于半自由空间 (地面设备 ) K 取 2;
2 则: LWA=LA ( r )+10lg2πr

LWA=LA ( r )+20lgr+8 式中: LA LWA 为声源的声功率级; r为 ( r )为 r 处 A 计权声压级; 距点声源距离。 利用上述公式分别按以下 9 种方法来推算变压器声功率级 LWA: 方法 1: 利用实测设备边缘外 4 m 处测点的 A 计权声压级, r 取值为 4, 推算变压器声功率级 LWA1。 方法 2: 利用实测设备边缘外 4 m 处测点的 A 计权声压级, r 取 值 为 包 络 面 几 何 中心 点 到 设 备 边 缘 外 4 m 处 测 点 的 距 离 , 推 算变压器声功率级 LWA2。 方法 3: 利用实测设备边缘外 4 m 测点处的 A 计权声压级, r 取 值 为 包 络 面 虚 拟 声 源中心 点 到 设 备 边 缘 外 4 m 处 测 点 的 距 离, 推算变压器声功率级 LWA3。 方法 4: 利用实测设备边缘外 16 m 处测点的 A 计权声压级, r 取值为 16, 推算变压器声功率级 LWA4。 方法 5: 利用实测设备边缘外 16 m 处测点的 A 计权声压级, r 取 值 为 包 络 面 几 何 中心 点 到 设 备 边 缘 外 16 m 处 测 点 的 距 离 , 推算变压器声功率级 LWA5。 方法 6: 利用实测设备边缘外 16 m 测点处的 A 计权声压级, r 取值为包络面虚拟声源中心点到设备边缘外 16 m 处测点的距 离, 推算变压器声功率级 LWA6。 方法 7: 利用实测设备边缘外 32 m 处测点的 A 计权声压级, r 取值为 32, 推算变压器声功率级 LWA7。 方法 8: 利用实测设备边缘外 32 m 处测点的 A 计权声压级, r 取 值 为 包 络 面 几 何 中心 点 到 设 备 边 缘 外 32 m 处 测 点 的 距 离 , 推算变压器声功率级 LWA8。 方法 9: 利用实测设备边缘外 32 m 测点处的 A 计权声压级, r 取值为包络面虚拟声源中心点到设备边缘外 32 m 处测点的距 离, 推算变压器声功率级 LWA9。 (3 ) 设备虚拟声源中心点的确定方法。变压器包络面上实测 点与虚拟声源中心点的位置见图 3。 如图 3 所示,我们设定变压器包络面上两点的 A 计权声压 级 为 LA LA rb, 由 ( ra )、 ( rb ),它们距虚拟声源中心 点 的 距 离 分 别 为 ra、 图 3 可知 ra+rb=R。 将 LA LA 进行公式 ( ra )、 ( rb )分 别 代 入 公 式 LA ( r )=LWA-20lgr -8 中, 转换后得: LWA=LA ( ra )+20lgra+8

LWA=LA ( r )+20lgrb+8

式中: LA LA R 都为已知数据, 从而可以推出 ra、 rb。 ( ra )、 ( rb )、

通过上述两种方法, 推算出变压器噪声的声功率级结果 (见 表1 ) 。 表1

射线对应 1 号变 2 号变

的变压器 LWA1 LWA4 LWA7 LWA2 LWA5 LWA8 LWA3 LWA6 LWA9

将通过射线推算出的变压器声功率级数据与通过包络面推 算出的变压器声功率级进行比较得出表 2。
射线 对应 LWA1 LWA4 LWA7 LWA2 声功率级 LWA5 LWA8 LWA3 LWA6 LWA9

?
本刊 E-mail:bjb@sxinfo.net 科技论坛 变压器包络面 Lra 虚拟声源中心点 Lrb ra rb R

图 3 变压器包络面上实测点与虚拟声源中心点的位置

LA ( ra )+20lgra+8=LA ( rb )+20lgrb+8 LA ( ra )+20lgra=LA ( rb )+20lgR-ra

推算变压器噪声的声功率级计算结果总汇 (dB (A ) )
声功率级 LWA

87.2 92.1 90.3 96.2 95.3 92.1 96.3 95.4 92.1 95.1 84.8 89.6 92.1 93.8 92.8 93.9 93.8 92.8 93.9 93.4

表 2 不同方法测得的变压器声功率级计算结果比较 (dB (A ) )

的变 与 LWA 与 LWA 与 LWA 与 LWA 与 LWA 与 LWA 与 LWA 与 LWA 与 LWA 压器 之差 之差 之差 之差 之差 之差 之差 之差 之差 1 号变 -7.9 2 号变 -8.6 -3 -3.8 -4.8 -1.3 1.1 0.4 0.2 -0.6 -3 0.5 1.2 0.4 0.3 -0.6 -3 0.5

通 过 表 2 可 以 看 出: 利用 “ 方 法 1” 所 得 出 的变 压 器声 功率 级 LWA1 与实测变压器包络面所推算出的声功率级 LWA 之 差 1 号 变为-7.9 dB (A ) , 2 号变为-8.6 dB (A ) 。 利用 “ 方 法 4” 所得出的变压器声 功率 级 LWA4 与 实 测变 压 器 包络面所推算出的声功率级 LWA 之差 1 号变为-3 dB (A ) , 2号 变为-3.8 dB (A ) 。 利用 “ 方 法 7” 所得出的变压器声 功率 级 LWA7 与 实 测变 压 器 包络面所推算出的声功率级 LWA 之差 1 号变为-4.8 dB (A ) , 2号 变为-1.3 dB (A ) 。 利用 “ 方 法 2” 所得出的变压器声 功率 级 LWA2 与 实 测变 压 器 包络面所推算出的声功率级 LWA 之差 1 号变 1.1 dB (A ) , 2 号变 0.4 dB (A ) 。 利用 “ 方 法 5” 所得出的变压器声 功率 级 LWA5 与 实 测变 压 器 包络面所推算出的声功率级 LWA 之差 1 号变为 0.2 dB (A ) , 2号 变为-0.6 dB (A ) 。 利用 “ 方 法 8” 所得出的变压器声 功率 级 LWA8 与 实 测变 压 器 包络面所推算出的声功率级 LWA 之差 1 号变为-3 dB (A ) , 2 号变 为 0.5 dB (A ) 。 利用 “ 方 法 3” 所得出的变压器声 功率 级 LWA3 与 实 测变 压 器 193





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包络面所推算出的声功率级 LWA 之差 1 号变为 1.2 dB (A ) , 2号 变为 0.4 dB (A ) 。 利用 “方法 6” 所得出的变压器声功率 级 LWA6 与 实 测变 压 器 包络面所推算出的声功率级 LWA 之差 1 号变为 0.3 dB (A ) , 2号 变为-0.6 dB (A ) 。 利用 “方法 9” 所得出的变压器声功率 级 LWA9 与 实 测变 压 器 包络面所推算出的声功率级 LWA 之差的范围为-3 dB (A ) , 均值为 0.5 dB (A ) 。 通 过 上 面 的 比 较 可 以 得 出: LWA1、 LWA4、 LWA7 与 LWA 相 差 较 大 , 其 原因 在于用变 压 器 外 一 点 的 A 计 权 声 压级 通 过 公 式 : LA(r)= LWA-20lgr-8 来计算变压器声功率级时, 变压器不能看作点声源, 所以距离 r 不应取测点至变压器设备边缘的距离。 但当测点距离 较远时, 变压器可看作点声源, 用测点至变压器设备边缘的距离 当作 r 值是可以的。 LWA2、 LWA5、 LWA8、 LWA3、 LWA6、 LWA9 与 LWA 的 差 值随 着 测 点 距 离 的 增大而增大, 但差值比 LWA1、 LWA4、 LWA7 与 LWA 的要小。从数据可以 看 出 ,用变 压 器 外 一 点 的 A 计 权 声 压级 通 过 公 式 “LWA=LA(ra)+ 来计算变压器声功率级时, 距离 r 应取测点至变压器包 20lgra+8” 络面几何中心的距离, 或测点至变压器虚拟声源中心的距离。

设备边缘 1 m 处的声压级, 并不能给出设备的声功率级。有的环 评单位在利用 公 式 Lr=Lr0-20 ×lg (r/r0 ) 进 行 噪声 预 测时, 直接把 1 m 当作 r0, 没有考虑声源的特点 (大小设备的区分、 声功率级的不 同 ) , 使预测的声压级明显偏低; 有的环评单位错把设备边缘 1 m 处的声压级当成设备的声功率级,按声功率级计算公式进行预 测, 使预测的声压级更低。 由上述分析可知,由于变压器是由多个小体声源合成的一 个不均匀的大体声源,因此在噪声预测计算时不能将其简单的 看成是点声源, 直接套用公式计算, 而应找出测点到变压器虚拟 声源中心点的距离, 将其作为 r0 带入公式 Lr=Lr0-20×lg (r/r0 ) 进行 也可将 计算。如果没有测点到变压器虚拟声源中心之间的距离, 测点到变压器几何中心点的距离作为 r0 进行计算。 参考文献 [1] 李冰, 胡国清.降低变压器噪声的措施初探 [J] .变 压 器 , 2004 (8 ) : 40-42. [2] 周贤士.中小型变压器噪声: 上 [J] .变压器, 2006 (11 ) : 1-9. [3] Masson. Reduction des nuisances Sonores et vibratoires Liees .Revure de I’ electricite et de I’ aux transformateurs de puissance [J] electronique N’ , 2003 (10 ) : 40-48. ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ 第一作者简介: 郭 欣, 女, 1981 年 生 , 现为 华 北 电 力 大学 (责任编辑: 戚米莎 )

4 结论及建议
环评单位在对变压器噪声进行预测计算时,往往利用的是 设计单位给出的设备噪声值进行计算,而设计单位所给出的是

2007 级在职硕士研究生, 工程师, 山西省电 力 勘 测 设计 院 , 山西 省太原市, 030001.

Study on the Noise of 220 kV Substation ’ s Transformer
GUO Xin
ABSTRACT: This paper introduces the sources of the noise of 220 kV substation’ s transformer, and connecting with the engineering case of a 220 kV substation in Shanxi, probes into the monitoring points distribution principles and monitoring items for sound power level and Ray’ s sound pressure level, studies the features and transmission laws of the noise from 220 kV substation’ s transformer, and puts forward the correct value of the distance in noise predicting formulas. KEY WORDS: 220 kV substation; transformer; noise; sound power level; sound pressure level
(上接第 180 页 )

Talking about the Hierarchical Establishment of Land-use Right —— —Taking Taiyuan City as an Example
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ABSTRACT: This paper expounds the necessity of implementing the hierarchical establishment of land -use right in Taiyuan City, analyzes some problems existing in the hierarchical establishment of land-use right in Taiyuan City , and puts forward some countermeasures for perfecting the hierarchical establishment of land-use right . KEY WORDS: land-use right; hierarchical establishment; Taiyuan City
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