換流變壓器移動式BOX-IN設(shè)計(jì)

高 湛，李 華

（中南電力設(shè)計(jì)院，武漢市，430071）

0 引言

換流變壓器BOX-IN設(shè)計(jì)是借助換流變壓器防火墻對換流變壓器本體進(jìn)行封閉式隔聲處理的一種變壓器噪聲治理的新技術(shù)。與聲屏障相比，BOX-IN可以更加有效降低換流變壓器噪聲對周圍環(huán)境的影響。

目前國內(nèi)已建和在建的換流變壓器BOX-IN發(fā)展經(jīng)歷了3個階段：第1階段為相對固定式BOX-IN，如華新?lián)Q流站換流變BOX-IN；第2階段為可拆卸式BOX-IN，如高嶺背靠背換流站換流變BOX-IN；第3階段為可移動式BOX-IN，如奉賢換流站換流變BOX-IN。相對固定式和可拆卸式BOX-IN相比于可移動式BOX-IN，其拆卸和安裝工程量大，所需時間較長，一定程度上影響了換流變壓器的檢修。

1 移動式BOX-IN

1.1 移動式BOX-IN結(jié)構(gòu)型式

移動式BOX-IN是采用移動式和帶有通風(fēng)散熱消聲器的隔音室把換流變壓器本體封閉起來，把冷卻風(fēng)扇放在隔音室外面，即部分BOX-IN鋼結(jié)構(gòu)是固定在換流變壓器上，隨換流變設(shè)備可以一起移動。移動式BOX-IN設(shè)計(jì)效果如圖1所示。

移動式BOX-IN由4部分組成，具體細(xì)分為頂部固定、頂部移動、前端固定、前端移動。頂部固定部分的隔聲圍護(hù)結(jié)構(gòu)與換流變壓器兩側(cè)防火墻連接，前端固定部分與換流變壓器基礎(chǔ)連接，在更換換流變壓器時這2部分不用拆除；移動部分的隔聲圍護(hù)結(jié)構(gòu)是固定在換流變壓器本體上，在更換換流變壓器時此部分與換流變壓器一同移出。特別注意一點(diǎn)，換流變壓器本體頂面和BOX-IN屋面聲屏障之間高度宜為1.5 m，以方便運(yùn)行人員爬上換流變壓器進(jìn)行檢修和維護(hù)。

固定部分隔聲圍護(hù)結(jié)構(gòu)由型鋼三角支架、型鋼立柱、吸聲隔聲板和隔聲門組成。型鋼三角支架與換流變壓器兩側(cè)防火墻上的預(yù)埋件連接，用于安裝頂部固定部分吸隔聲板。型鋼立柱采用化學(xué)螺栓與換流變壓器基礎(chǔ)固定，用于安裝前端固定部分吸隔聲板和隔聲門。

移動部分隔聲圍護(hù)結(jié)構(gòu)由支撐鋼架、減振器、吸隔聲板組成。支撐鋼架在現(xiàn)場與換流變壓器本體的預(yù)留固定件用螺栓連接。由于移動部分吸隔聲板通過鋼架與換流變本體連接在一起，當(dāng)換流變運(yùn)行起來后其自身振動會通過支撐鋼架向外傳遞，從而引起吸隔聲振動向外輻射噪聲，導(dǎo)致BOX-IN整體降噪效果下降。為防止出現(xiàn)這種固體傳聲現(xiàn)象，在吸隔聲板與支撐鋼架之間設(shè)置隔振器，以切斷吸隔聲板與換流變本體之間聲橋，從而保證降噪設(shè)備的降噪功效。

BOX-IN內(nèi)部吸聲體在現(xiàn)場采用熱鍍鋅膨脹螺栓固定在換流變壓器兩側(cè)防火墻及閥廳防火墻上。

移動式BOX-IN結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.2 移動式BOX-IN防水處理

頂部吸隔聲板的防水處理方法有2種。板與板拼接處、安裝螺栓處等直接利用耐候密封膠進(jìn)行防水處理；兩側(cè)固定部分與防火墻的交接處采用泛水板進(jìn)行防水處理，具體做法見圖3。

1.3 換流變BOX-IN通風(fēng)散熱及溫度控制

1.3.1 換流變BOX-IN通風(fēng)散熱控制

目前已建和在建換流變壓器BOX-IN通風(fēng)散熱有2種控制系統(tǒng)：設(shè)置機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，如高嶺背靠背換流站；未設(shè)置機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，如奉賢換流站。根據(jù)BOX-IN實(shí)際運(yùn)行情況及相關(guān)規(guī)范要求，換流變壓器BOX-IN宜設(shè)置機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，主要理由如下：（1）根據(jù)已投入運(yùn)行的換流變BOX-IN，夏季其內(nèi)環(huán)境溫度較長時間在50℃左右，這個溫度對于運(yùn)行維護(hù)、巡視都比較高，應(yīng)將其控制不超過45℃較為合適；（2）換流變壓器是帶油設(shè)備，機(jī)械通風(fēng)可改善內(nèi)部空氣狀況，為維護(hù)、巡視人員提供新風(fēng)，改善其工作環(huán)境；（3）從理論上來說，換流變壓器有發(fā)生火災(zāi)的可能，應(yīng)通過所設(shè)置的消防系統(tǒng)進(jìn)行滅火，滅火后應(yīng)該開啟機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)快速排除BOX-IN內(nèi)煙氣。

換流變在運(yùn)行過程中必然存在損耗，換流變的損耗包括空載損耗和負(fù)載損耗，兩者之和即為換流變的余熱量。換流變的余熱主要是通過換流變的冷卻器把熱能排出，但仍有一部分熱量會通過換流變本身的殼體散發(fā)。采用BOX-IN隔聲結(jié)構(gòu)時，換流變本體置于密閉的隔聲室內(nèi)，殼體所散發(fā)的熱量需要及時排至BOX-IN外面。換流變壓器BOX-IN通風(fēng)計(jì)算的重要參數(shù)是換流變的空載損耗和負(fù)載損耗，其通風(fēng)量可按式（1）進(jìn)行計(jì)算，

式中：L為通風(fēng)量，m3/h；Q為換流變本體散熱量，W；c為空氣比熱容，取c=1.01 kJ/（kg·℃）；ρa(bǔ)v為進(jìn)排風(fēng)平均密度，kg/m3；Δt為進(jìn)排風(fēng)溫度差，℃。Δt=tex-tin，不應(yīng)超過15 ℃；tex、tin為進(jìn)、排風(fēng)溫度，tin可取當(dāng)?shù)赝L(fēng)室外計(jì)算溫度，tex宜不大于45℃。

以±800 kV穗東換流站換流變壓器為例，換流變壓器單臺容量240 MVA，損耗最大值為700 kW，本體余熱量按70 kW考慮，其他余熱量由換流變散熱器帶走。廣州室外通風(fēng)計(jì)算溫度為31℃，BOX-IN內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為45℃，忽略BOX-IN由內(nèi)到外的傳熱。由式（1）可以得出，通風(fēng)量為15370 m3/h，即配置2臺風(fēng)量不小于7687 m3/h的軸流風(fēng)機(jī)一般可滿足換流變壓器BOX-IN的通風(fēng)散熱要求。

1.3.2 換流變BOX-IN溫度控制

換流變BOX-IN溫度控制方案：每臺軸流風(fēng)機(jī)可設(shè)有遠(yuǎn)程/就地切換開關(guān)，遠(yuǎn)程和就地均能實(shí)現(xiàn)手動啟?？刂?，遠(yuǎn)程通過監(jiān)控系統(tǒng)空接點(diǎn)控制，就地通過端子箱按鈕控制。

每臺換流變BOX-IN的2臺軸流風(fēng)機(jī)設(shè)有自動/手動切換按鈕，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制和手動控制切換，自動控制采用PLC，由BOX-IN內(nèi)的溫度探頭根據(jù)BOX-IN內(nèi)溫度單獨(dú)控制風(fēng)機(jī)啟停，BOX-IN內(nèi)溫度達(dá)到40℃啟動第1臺風(fēng)機(jī)，BOX-IN內(nèi)溫度達(dá)到45℃啟動第2臺風(fēng)機(jī)，BOX-IN內(nèi)溫度降到40℃停止1臺風(fēng)機(jī)，BOX-IN內(nèi)溫度降到35℃停止另1臺風(fēng)機(jī)。

預(yù)留與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)接口（能接收火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出的空接點(diǎn)信號），在發(fā)生火災(zāi)時自動斷開風(fēng)機(jī)電源，防止火災(zāi)蔓延。

2 換流變壓器BOX-IN降噪效果

通過對華新?lián)Q流站的BOX-IN內(nèi)、外噪聲進(jìn)行現(xiàn)場噪聲測試，得到了換流變壓器BOX-IN的降噪效果。

測點(diǎn)1在BOX-IN內(nèi)，距BOX-IN前端聲屏障板1 m；測點(diǎn)2在BOX-IN的外部，距防火墻端部距離為1 m；測點(diǎn)3、測點(diǎn)4和測點(diǎn)5在BOX-IN的外部，分別離冷卻風(fēng)扇表面為3.7，10.7，22.7 m。

圖4分別是測點(diǎn)1和測點(diǎn)2的噪聲頻譜圖。

測點(diǎn)1的聲壓級為84.7 dB（A），測點(diǎn)2的聲壓級為69.9 dB（A），2者相差14.8 dB（A）。測點(diǎn)1的頻譜顯示出的最大噪聲頻率為400 Hz，其次為500 Hz，但這些頻率特征在測點(diǎn)2的頻譜中都沒有明顯地顯示出來。測點(diǎn)1和測點(diǎn)2的主要頻率處的噪聲比較如表1所示。

測點(diǎn)1體現(xiàn)出的是換流變的噪聲頻譜特征，而測點(diǎn)2體現(xiàn)出的基本是風(fēng)扇的中頻噪聲頻譜特征。

表1 測點(diǎn)1和測點(diǎn)2的主要頻率處的噪聲比較Tab.1 Comparison of the sound pressure levels at mainfrequency of No.1 and No.2 testing

測點(diǎn)3、測點(diǎn)4、測點(diǎn)5的噪聲比較如表2所示。這3個測點(diǎn)的頻譜特征與測點(diǎn)2基本一樣，體現(xiàn)出的都是風(fēng)扇的頻譜特征。測點(diǎn)1和測點(diǎn)2的測試結(jié)果還說明換流變本體噪聲遠(yuǎn)大于冷卻風(fēng)扇的噪聲。

表2 測點(diǎn)3、測點(diǎn)4、測點(diǎn)5的噪聲測量值Tab.2 The measured sound pressure levels of No.3, No.4 andNo.5 testing points

3 結(jié)語

在借鑒華新?lián)Q流站和高嶺換流站換流變BOX-IN優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了換流變移動式BOX-IN的結(jié)構(gòu)型式、通風(fēng)散熱、溫度控制、降噪效果。換流變壓器BOX-IN整體降噪量達(dá)到20 dB（A）左右（扣除換流變壓器冷卻風(fēng)扇的噪聲），尤其能有效改善400 Hz等低頻噪聲對站區(qū)周圍及站內(nèi)環(huán)境的影響。

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