劉凱鋒，常 偉，應(yīng) 捷

(1.國家電網(wǎng)有限公司特高壓建設(shè)分公司，北京 100032；2.中國電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 西安 710075)

換流變壓器是換流站內(nèi)最主要的噪聲源[1]。換流變壓器的噪聲主要來自本體噪聲(電磁噪聲、機(jī)械振動(dòng)噪聲)、冷卻風(fēng)扇噪聲和變壓器振動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)噪聲[2]。對(duì)于具有低頻特性的換流變壓器噪聲，BOX-IN結(jié)構(gòu)可以得到比聲屏障更好的降噪效果[3]，軟件計(jì)算和實(shí)際測試都表明，換流變壓器采用BOX-IN 結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于直接把換流變壓器的聲功率級(jí)大幅度降低，這對(duì)于降低遠(yuǎn)處民房敏感點(diǎn)處噪聲具有十分重要的意義[4]。

截至目前，國內(nèi)換流變壓器噪聲治理技術(shù)發(fā)展已經(jīng)歷換流變壓器前屏障法、固定式BOX-IN、可拆卸式BOX-IN、可移動(dòng)式BOX-IN等4個(gè)階段的發(fā)展[5-6]。國內(nèi)學(xué)者針對(duì)換流變壓器BOX-IN結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究[7-10]，換流變壓器BOX-IN 技術(shù)在特高壓換流站換流變壓器降噪措施中得到日趨廣泛的應(yīng)用，從昌吉—古泉±1100 kV換流站工程開始，張北柔直換流站工程、青?！幽?、陜北—武漢、雅中—江西等±800 kV換流站工程均采用了高溫熔斷可脫落設(shè)計(jì)技術(shù)。上述工程采用的整體大塊式脫落方案，但設(shè)備上的管道、支架會(huì)阻擋其脫落，鑒于此問題，結(jié)合工程實(shí)例，總結(jié)換流變壓器BOX-IN技術(shù)路線，從可脫落技術(shù)、翻轉(zhuǎn)技術(shù)、防墜網(wǎng)、排水及接地等方面提出特高壓換流站換流變壓器BOX-IN設(shè)計(jì)提升措施，優(yōu)化換流變壓器BOX-IN設(shè)計(jì)，提高換流變壓器噪聲治理的降噪效果，為后續(xù)特高壓換流站工程換流變壓器BOX-IN設(shè)計(jì)提供參考。

1 常規(guī)設(shè)計(jì)方案

換流變壓器頂部區(qū)域采用高溫熔斷脫落布置，換流變壓器前端則根據(jù)具體要求確定是否采用脫落結(jié)構(gòu)。脫落主要通過高溫熔斷的原理，火災(zāi)時(shí)BOX-IN被打開，達(dá)到為消防讓路的目的。

a.BOX-IN頂部布置

根據(jù)脫落需要將換流變壓器BOX-IN頂部劃分為可脫落區(qū)域和不可脫落區(qū)域(固定區(qū)域)?？擅撀鋮^(qū)域位于換流變壓器正上方，范圍確定為每邊寬出換流變壓器輪廓以外1 m以上。固定區(qū)域布置在BOX-IN頂部兩側(cè)(除可脫落區(qū)域以外的其他區(qū)域)，如圖1所示?？擅撀鋮^(qū)域的吸隔聲板采用熔點(diǎn)較低的高溫軟化材料，遇到高溫時(shí)，頂部吸隔聲板可自行熔斷，并在重力作用下自動(dòng)脫落,從而實(shí)現(xiàn)BOX-IN頂板在火災(zāi)工況下迅速開啟/脫落的功能。固定區(qū)域采用傳統(tǒng)的金屬吸隔聲板，不需要脫落。換流變壓器BOX-IN頂部布置如圖1所示。

圖1 BOX-IN頂部布置

b.BOX-IN前端布置

根據(jù)脫落需要將換流變壓器BOX-IN前端劃分為可脫落區(qū)域和不可脫落區(qū)域(固定區(qū)域)。可脫落區(qū)域位于換流變壓器正前方，范圍為每邊寬出換流變壓器輪廓以外1 m以上。固定區(qū)域布置在BOX-IN前端兩側(cè)(除可脫落區(qū)域以外的其他區(qū)域)，如圖2所示?？擅撀鋮^(qū)域的吸隔聲板可高溫脫落，固定區(qū)域采用傳統(tǒng)的金屬吸隔聲板，不需要脫落。換流變壓器BOX-IN前端布置如圖2所示。

圖2 BOX-IN前端布置

c.防火墻側(cè)固定吸聲體方案

換流變壓器之間的橫向防火墻及換流變壓器與閥廳之間的縱向防火墻側(cè)采用金屬吸聲體。

2 設(shè)計(jì)優(yōu)化方案

2.1 BOX-IN熔斷脫落方案

BOX-IN裝置在滿足降噪需求的同時(shí)，需要具有在火災(zāi)和爆炸等極端工況下迅速開啟的功能。

2.1.1 頂部可脫落方案

BOX-IN頂部設(shè)置不可脫落區(qū)域(固定區(qū)域)和可脫落區(qū)域，頂部可脫落區(qū)域的覆蓋范圍為橫向應(yīng)覆蓋換流變壓器兩側(cè)輪廓以外1 m及以上，縱向應(yīng)覆蓋前端到閥廳墻全部區(qū)域。其中兩側(cè)固定區(qū)域采用金屬吸隔聲板，中間可脫落區(qū)域采用“可熔斷降噪板+熱熔支撐板”結(jié)合方案，如圖3所示。當(dāng)換流變壓器起火時(shí)，熱熔支撐板遇高溫熔斷，BOX-IN頂部可熔降噪板遇高溫熔化，在重力作用下自動(dòng)脫落且自身發(fā)生熔斷脫落，從而實(shí)現(xiàn)BOX-IN頂部開啟的功能。

圖3 BOX-IN脫落方案

a.可熔斷降噪板和熱熔支撐板結(jié)合方案

典型的熱熔支撐板和可熔斷降噪板設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)如圖4所示。

圖4 熱熔支撐板和可熔斷降噪板節(jié)點(diǎn)

b.可熔斷降噪板的安裝方式

熱熔支撐板通過螺栓固定在BOX-IN頂部鋼梁上，作為可熔斷降噪板的支撐件和固定點(diǎn)。頂部可熔斷降噪板采用螺栓通過固定卡子安裝在熱熔支撐板上，如圖5所示。固定卡子能滿足風(fēng)力增大情況下頂部降噪板不被掀翻。

圖5 可熔斷降噪板安裝節(jié)點(diǎn)

2.1.2 BOX-IN前端熔斷方案

BOX-IN前端設(shè)置可脫落區(qū)域和不可脫落區(qū)域(固定區(qū)域)。可脫落區(qū)域位于換流變壓器正前方，范圍為每邊寬出換流變壓器輪廓以外1 m以上。固定區(qū)域布置在BOX-IN前端兩側(cè)(除可脫落區(qū)域以外的其他區(qū)域)。BOX-IN前端固定區(qū)域采用金屬吸隔聲板，側(cè)面可脫落區(qū)域采用可熔斷隔聲板方案。換流變壓器BOX-IN前端布置如圖6所示。

圖6 BOX-IN前端布置

前端可熔斷降噪板采用螺栓通過固定卡子安裝在鋼梁(或鋼柱)上，如圖7所示。

圖7 BOX-IN前端固定卡子節(jié)點(diǎn)

2.1.3 可熔斷降噪板和熱熔支撐板性能檢測要求

a.可熔斷降噪板和熱熔支撐板的燃燒性能按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 8624—2012《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》檢驗(yàn)，應(yīng)分別不低于A2級(jí)和B1級(jí)要求，并應(yīng)提供帶CNAS或CMA的檢測報(bào)告，無法提供相應(yīng)檢測報(bào)告的，應(yīng)經(jīng)專項(xiàng)論證。

b.熱熔支撐板熔融溫度檢測標(biāo)準(zhǔn)參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19466.3—2004《塑料 差示掃描量熱法(DSC)第3部分 熔融和結(jié)晶溫度及熱焓的測定》檢驗(yàn)。

c.熱熔支撐板負(fù)荷變形溫度檢測標(biāo)準(zhǔn)參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1634.2—2019《塑料 負(fù)荷變形溫度的測定第2部分：塑料和硬橡膠》檢驗(yàn)。

d.可熔斷降噪板的耐火完整性按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9978.9—2008《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法 第1部分：通用要求》檢驗(yàn)。

e.可熔斷降噪板、熱熔支撐板均應(yīng)滿足在60 ℃條件下的老化壽命年限不小于15年。

2.2 翻轉(zhuǎn)模塊設(shè)計(jì)

BOX-IN應(yīng)具備泄爆功能，在網(wǎng)側(cè)套管升高座及分接開關(guān)區(qū)域設(shè)置“翻轉(zhuǎn)模塊”。每個(gè)網(wǎng)側(cè)套管及分接開關(guān)區(qū)域應(yīng)分別設(shè)置不少于2塊翻轉(zhuǎn)模塊，并應(yīng)避開升高座瓦斯繼電器、攝像頭等安裝位置。與相應(yīng)網(wǎng)側(cè)套管及分接開關(guān)的最短水平，距離不宜大于0.5 m。各翻轉(zhuǎn)模塊鉸鏈數(shù)量及材質(zhì)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)受力的要求，如圖8所示。

圖8 頂部翻轉(zhuǎn)模塊

為避免換流變壓器套管爆炸時(shí)將附近的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)炸飛，造成二次傷害。每個(gè)可旋轉(zhuǎn)模塊設(shè)置柔性牽引絞索。按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)圖集14J938《抗爆、泄爆門窗及屋蓋墻體建筑構(gòu)造》的相關(guān)要求，各翻轉(zhuǎn)模塊設(shè)置2根柔性牽引絞索，拉斷力不小于20 kN。柔性牽引絞索通過螺栓與翻轉(zhuǎn)模塊和骨架相連，如圖9所示。

圖9 牽引絞索

2.3 頂部承重設(shè)計(jì)

a.BOX-IN廠家應(yīng)提供可熔斷降噪板、熱熔支撐板力學(xué)性能檢測報(bào)告，熱熔支撐板彎曲強(qiáng)度應(yīng)按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9341—2008《塑料彎曲性能的測定標(biāo)準(zhǔn)》檢驗(yàn)，檢測結(jié)果不應(yīng)小于75 MPa；并提供實(shí)際工程對(duì)應(yīng)的可熔斷降噪板+熱熔支撐板結(jié)構(gòu)的承重荷載計(jì)算書及力學(xué)性能檢測報(bào)告，荷載承重不應(yīng)小于2.0 kN/m2。

b.承重區(qū)域(人員行走、長期站人、放置檢修設(shè)備區(qū))布置于BOX-IN鋼梁上方，承重荷載不應(yīng)小于2.0 kN/m2，并應(yīng)滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的要求。

c.非承重區(qū)域(非活動(dòng)區(qū))，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.7 kN/m2，并應(yīng)滿足現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 5459—2012《換流站建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)要求。

2.4 防墜網(wǎng)設(shè)計(jì)

防墜網(wǎng)采用阻燃型安全平網(wǎng)，材質(zhì)選用尼龍繩網(wǎng)，熔融溫度為200～250 ℃，防墜網(wǎng)的耐候性、阻燃性能、耐沖擊性能等滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5725—2009《安全網(wǎng)》要求。防墜網(wǎng)布置在BOX-IN頂部可脫落區(qū)域的下方，相鄰防墜網(wǎng)間采用邊繩固定，在檢修孔等位置不設(shè)防墜網(wǎng)。防墜網(wǎng)采用掛鉤固定在BOX-IN頂部鋼梁下方，如圖10所示。

圖10 防墜網(wǎng)

2.5 排水設(shè)計(jì)

BOX-IN頂蓋應(yīng)設(shè)置有2%～4%坡度，坡面應(yīng)朝向換流變散熱器方向。

2.6 頂蓋高度設(shè)計(jì)

BOX-IN頂蓋不應(yīng)與升高座上相關(guān)部件相碰，不應(yīng)超過升高座與套管的連接法蘭，同時(shí)BOX-IN頂蓋在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能接近連接法蘭，以便為頂蓋下方預(yù)留更大的運(yùn)維檢修空間。

2.7 防渦流發(fā)熱措施

BOX-IN頂蓋與套管升高座、BOX-IN頂蓋與抗爆門之間需保持50～80 mm間隙，間隙采用2 mm厚鋁合金板密封，鋁合金板與升高座、抗爆門不應(yīng)直接接觸，兩者之間采用絕緣密封膠密封。

2.8 BOX-IN接地要求

降噪設(shè)施所有金屬部件之間(可熔斷降噪板、金屬吸隔聲板、吸聲體、鋼結(jié)構(gòu)、軸流風(fēng)機(jī)外殼、進(jìn)風(fēng)消聲器、排風(fēng)消聲器等)之間采用35 mm2絕緣軟銅線相互可靠連接，并與BOX-IN鋼結(jié)構(gòu)通過35 mm2多股絕緣軟銅線相互可靠連接。

2.9 降噪設(shè)計(jì)要求

BOX-IN外壁1 m處的插入損失不應(yīng)小于25 dB(A)?？扇蹟嘟翟氚逵?jì)權(quán)隔聲量不應(yīng)小于38 dB、100 Hz的隔聲量不應(yīng)小于28 dB，設(shè)備廠家應(yīng)能提供可熔斷降噪板聲學(xué)性能的第三方權(quán)威檢測報(bào)告。

3 結(jié)語

結(jié)合工程實(shí)例，總結(jié)換流變壓器BOX-IN技術(shù)路線，從可脫落技術(shù)、翻轉(zhuǎn)技術(shù)、防墜網(wǎng)、排水及接地等方面提出特高壓換流站換流變壓器BOX-IN設(shè)計(jì)提升措施，優(yōu)化換流變壓器BOX-IN設(shè)計(jì)，為后續(xù)特高壓換流站工程換流變壓器BOX-IN設(shè)計(jì)提供參考。