750kV变电站导线及金具噪声防治

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【摘要】通过对某超高压变电站内各噪声源的测试，并结合目前多个已建成超高压工程的噪声研究的成果，对当前750kv变电站工程由导线和金具产生的环境噪声污染影响进行预测分析，并提出合理而可行的噪声治理措施。

【关键词】超高压;导线;金具;噪声;防治

引言

从物理意义上定义，振幅和频率上完全无规律的震荡称之为噪声。从环境保护的角度而言，凡是人们不需要的声音统称为噪声。随着社会发展，产生噪声的噪声源越来越多，从20世纪50年代起，噪声已成为一种主要的环境污染，它与水污染、空气污染、固体废物污染一起俗称“四大环境公害”。它不仅影响着人们的工作和生活，而且还危害着人们的身心健康。

变电站可听噪声的控制是输变电工程建设的一项重要内容，随着国民经济和电网建设的飞速发展，以及对输变电工程环境影响的重视，如何进一步降低变电站噪声对周边环境的影响、创造绿色环保型变电站是目前变电站建设的一项重要课题之一。

本文结合多个已建成的750kV超高压工程噪声分析研究的相关成果，对甘肃天水750kV变电站工程由导线和金具产生的环境噪声污染影响进行预测分析，并提出合理而可行的噪声治理措施。

1.噪声源分析

1.1 导线噪声源

根据工程实际情况可知，750kV交流配电装置导线噪声是由两部分组成的：

（1）整数倍的纯声（哼声和嗡嗡声）和宽频带噪声（破裂声、吱吱声或嘶嘶声）;

（2）导线跳线绝缘子均压环及跳线金具的电晕放电噪声。

超高压导线上电晕所产生的可听噪声强度取决于导线的几何特性、电压和天气条件，在好天气条件下，超高压导线在工作场强下的电晕较小，因而其所产生的可听噪声也较低。而在坏天气（大雨、中雨、小雨、雾、雪）条件下，导线上存在大量的电晕源，使噪声增加到相当高的声压级。由特高压试验基地噪声测量结果可知，雨天时的导线可听噪声比晴天时约高12.5～15dB（A），因此，坏天气条件下的可听噪声水平是衡量架空送电线路整体噪声水平的一个特征量。本站750kV配电装置采用HGIS，按电晕噪声的产生点可将导线分为上层跨线层和母线层。750kV配电装置内上下层导线设置较为复杂、各层导线之间的电场分布相互影响，造成导体表面场强分布的不均匀性有所提高;并且配电装置内架构高度较高，导线施工安装存在一定的难度，难以全过程控制安装工艺以避免导线表面刮蹭和局部毛刺的形成，从而在导线表面形成尖端放电，出现电晕噪声。

1.2 金具噪声源

变电站金具噪声主要是由金具表面的电晕放电引起的。由于金具的结构设计、制造和表面场强的控制没有统一的标准，造成部分均压环和连接金具处表面场强略高，当金具表面电场强度达到气体电离的临界值时，会产生电晕。当电场强度更高时，用肉眼即可观察到金具表面电晕发光、放电现象，也就是可见电晕。电晕产生时伴随着咝咝的声音，这就是电晕噪声。

2.导线、金具降噪措施

导线和金具是配电装置内电晕放电及可听噪声形成的基本因素，导线和金具的选型设计、表面场强的控制、制造工艺的优化以及施工安装工艺的全过程监管是限制配电装置内电晕噪声的重要条件。

通过对750kV兰州东变电站进行现场观察并询问运行人员，实地考察电晕情况。分别对750kV出线、设备、金具、引线重点关注，对750kV主变压器和高压并联电抗器、GIS设备的金具、引线进行观察，对330kV设备、金具及330kV进线、出线部分的设备和金具、引线进行了考察。通过定性分析发现电晕情况比较严重的设备、部位和点位，见表1。

表1 750kV兰州东变电站运行电晕情况

设备名称 电晕情况 具体部位和现状

750kV进出线 电晕噪声较大 T型六变二金具自身防电晕性能差，导线间采用铝板连接，边棱有尖角，容易产生放电现象，现场六变二金具附近电晕噪声较大

750kV避雷器 有电晕噪声 接线端子和引线连接处暴露、均压环未起到屏蔽作用

750kV互感器 有电晕噪声但不严重 接线端子和引线连接处，均压环能较好地起到屏蔽作用

750kV变压器、电抗器、GIS出线套管 有比较轻微的电晕噪声 套管接线端子和引流线连接处，设备自身进行了防晕设计，均压环设计比较合理，屏蔽效果较好

750kV悬垂绝缘子串以及金具部分 电晕噪声比较严重 绝缘子串与导线金具连接处，均压环管径较小，屏蔽效果不良

750kV软母线和引线 有比较轻微的电晕噪声 导线和间隔棒，防电晕型间隔棒较好地把固定间隔棒螺栓进行屏蔽

330kV软母线和引线 电晕噪声严重 导线和间隔棒，普通型间隔棒，固定间隔棒螺栓完全暴露，且较长无屏蔽

330kV断路器、隔离开关、避雷器、互感器等 电晕噪声严重设备 接线端子与金具连接处，金具和连接螺栓暴露，未考虑防电晕措施设计

通过对表1分析发现，凡是在设计时没有充分考虑防电晕措施或金具选型不合理的设备或部位，电晕情况都比较严重。330kV配电装置和750kV出线六变二金具等部位由于设备生产厂家和施工图设计都未充分考虑完善合理的防电晕措施，所以电晕噪声严重。

超高压变电站中电晕现象最为明显的部分除了导线外，主要就是金具，这其中又分为设备线夹、间隔棒、绝缘子串金具。对于超高压变电站绝缘子串都带有均压屏蔽环，而设备端子都有均压环，因此设备线夹都没有均压屏蔽环。事实上，变电站中由于设备线夹棱角较多，其电晕情况反而较导线严重，因为330kV软母线和引线的间隔棒不是防电晕型的，所以330kV软母线和引线电晕情况比750kV软母线和引线严重。

结合工程实际和《变电站控制电晕噪声技术导则（导体金具类）》，综合分析得出降低导线和金具电晕噪声的措施如下：

（1）导线选型

导线本体噪声的降低，可通过增加子导线的直径、增大导线的分裂数量及增加间隔棒数目来解决。

（2）设备均压环环节

本站750kV配电装置内设备主要包括GIS、高抗、隔离开关、避雷器、支柱绝缘子、电压互感器等，上述设备运行中的噪声主要产生在接线端子处，合理的对接线端子进行有效屏蔽是降低其噪声水平的有效措施。设备生产厂家不仅要对设备接线端子自身防电晕进行完善合理设计，还应把引线夹金具考虑进去。为了满足表面最高场强不超过1500V/mm控制值的要求，变压器、电抗器、电压互感器、避雷器、隔离开关、GIS出线套管等设备接线端子可采用适当加大均压屏蔽环的管径和环的直径甚至采用多均压屏蔽环措施，同时，提高均压屏蔽环表面加工光洁度。

（3）绝缘子串防电晕措施改进

（a）750kV进出线部分，六变二线夹由JT型结构改为JR型，把线夹放在进出线耐张绝缘子串内部，六变二线夹的六个端子分别与耐张线夹引流板连接，过渡处利用镀锡的软铜线连接，安装方便，跳线振动时不影响电气接触面，并适当增加耐张串屏蔽环的屏蔽范围，保证六变二线夹完全被屏蔽，可避免其电晕放电。

（b）考虑耐张串是终端部分，加大均压环管径可增加屏蔽范围和效果，本750kV变电站绝缘子串均压环配置参数如下：

（Ⅰ）带跳线耐张绝缘子串（I型双联），导线侧建议采用跑道型均压环：

（Ⅱ）末端耐张绝缘子串（I型双联），导线侧建议采用跑道型均压环：

（Ⅲ）跳线悬垂绝缘子串（I型单联），导线侧建议采用圆型均压环：

（c）由于海拔高，变330kV绝缘子串均压屏蔽环V型设计为H型设计，并把环的管径由D32mm改为D60mm（包括进线的线路耐张串）。

（4）软母线和引线防电晕措施的改进

软母线和引线电晕噪声主要来自间隔棒固定螺栓尖端和导线上的毛刺，间隔棒选用防电晕型的，固定螺栓为暗埋式的。选择扩径导线，并在下料、压接、安装过程防止产生变形和毛刺。

（5）金具制造环节

金具制造厂要严格按照《变电站控制电晕噪声技术导则（导体金具类）》和设计要求进行加工生产，为了保证金具的一致性以及金具外观光洁，保证金具在正常使用状态不出现电晕，制造应采用先进工艺：改砂型成型为金属模具或低压铸造成型工艺，需要进行特殊模具的加工和新工艺实验。产品外表面应采用抛光处理。对铸造工艺生产的金具接线板在进行表面加工时注意粗糙度的控制，保证其受压产生微量变形下达到板与板更为紧密的接触。表面最高场强应满足不超过1500V/mm控制值的要求。

优化金具结构型式：可采用外侧铰链式、内侧螺栓的扣接式连接方式，螺栓采用暗埋式安装方式。

变电站大量的设备端子大多采用铜端子，因为金具是铝制件，所以必须考虑铜铝过渡方式。选择“钎焊”方式作为变电站金具与设备端子之间的铜铝过渡方式。

均压屏蔽环虽然因安装的位置及其作用各不相同，但构造和最终目的是一样的，就是控制绝缘子串上的电压分布和无线电干扰，并且自身不起电晕。均压屏蔽环应采用专用弯管设备生产：

（a）铝管采用挤压和拉伸工艺，保证其强度合格;

（b）采用特制的弯管机弯曲铝管，保证外观和尺寸精度;

（c）铝氩弧焊接全部采用胎具对正和校准;

（d）对接焊缝焊后抛光、确保焊接质量。

为了保证金具防电晕性能，金具在出厂时要进行严格的包装防护，避免产品在装运过程中磕碰、摩擦、挤压变形等。

（6）施工环节

防止施工过程中造成导线、金具、均压屏蔽环等自身防电晕性能降低。

（a）导线外观应完好，凡有断股、松股、严重腐蚀和明显损伤的不得使用。

（b）导线展放时地面铺化纤地毯防止导线磨损和划伤。

（c）导线开断在待切割处的两侧用细铁丝扎紧后用钢锯或型材切割机断线，导线断面应与轴线垂直，扩径导线切割时不能引起衬衣管变形。

（d）线夹外观应完好，表面平整、光滑、无棱角、毛刺方可使用。

（e）线夹规格、尺寸与导线规格、型号相符。

（f）导线压接工艺按照SDJ1226―1987《架空送电线路导线及避雷线液压施工工艺规程》执行。

（g）压接模具规格必须与被压接管配套。

（h）导线与线夹接触面均应清除氧化膜，用汽油或丙酮清洗，清洁长度不少于压接长度的1.2倍，导线伸入线夹的压接长度达到规定要求。

（i）扩径导线与线夹压接，应用相应芯棒将扩径导线中心所压接部分空隙填满，芯棒长度必须与铝管长度对应。

（j）压接时线夹位置正确，不得歪斜，相邻两模间重叠大于5mm，压接后六角形对边尺寸为D0.866，最大对边尺寸超过D（0.866+0.2）时应更换钢模，压接后耐张线夹外观光滑、无裂纹、无扭曲变形，棱边用细砂纸打磨光滑再抛光。（k）导线间隔棒采用防电晕型（固定螺栓嵌入式的），并与导线规格相符，外观光滑、平整无棱角毛刺，安装前对表面进行抛光。

（7）均压屏蔽环和防晕装置安装

（a）均压屏蔽环外观光滑、无裂纹、无扭曲变形，不得摩擦与碰撞。

（b）安装位置、方向正确，牢靠固定。

（c）设备接线端子打磨光滑平整并涂电力复合脂，金具尽可能直接与设备接线端子连接，避免经过渡连接，确保金具和设备接线端子均处于均压屏蔽环保护范围内。

（d）出厂前金具上可能有保护油脂，但安装后除接线板上有油脂外，金具外表面均不得有油脂，必须用酒精擦净。

3.结论

采取以上措施就可以在金具成本略微增加的情况下，实现高海拔地区750kV变电站的电晕噪声和电晕损耗明显降低，符合节能环保要求。有利于延长设备检修周期和使用寿命，降低高海拔地区750kV变电站运行、维护、检修费用，产生可观的经济效益和社会效益。