试析高压输变电设备

试析高压输变电设备

张阳海

中国电建集团河南工程有限公司 河南省郑州市 450001

摘要：随着社会的进步，人们的环保意识也在不断增强。与此同时，电力建设的飞速发展致使输变电设备的电压等级不断提高，高压输变电设备所产生的环境问题越来越为人们所关注。本文主要就由于高压输变电设备产生的噪音和电辐射进行探讨。

关键词：高压输变电；噪声；电磁辐射

前言：电能是目前我国最常用的能源之一，是与群众生活密不可分的特殊商品。目前中国电网建设一片蓬勃朝气，提高着人民的生活质量，但其带来的负面影响也不容忽视。

一、高压输变电设备的噪声

1.1噪声的产生

变压器、带电架构、电抗器和输电线路是输变电设备产生噪声的四大基本源头，其中，变压器又是源头中的主力军。

①变压器：主要是变压器本体和辅助冷却系统在产生噪音；

②带电架构：主要是低频部分产生噪音；

③电抗器：主要是铁心式电抗器产生噪音；

④输电线路：主要是电晕部分产生噪音。

1.2噪声的特性

室内变电站，变压器封闭，变压器设备噪声70dB（A）左右，虽然边界噪声50～55dB（A），由于变压器封闭，但顶部有通风口对着居民楼，对居民尤其对高层居民有一定影响。联盟路变电站配电设备、变压器在室内，栅栏门向南，设备噪声较大，在85dB（A）以上，属于中高频噪声，边界噪声较大，栅栏一侧达到64.9dB（A）。

根据《城市区域环境噪声标准》和《工业企业厂界噪声标准》要求，大部分变电站适用于2类区域标准，个别变电站边界部位的噪声值超过60dB（A），夜间超过50dB（A），明显高于标准中规定的Ⅱ类噪声标准。

1.2噪声的治理

1.2.1治理途径

噪声治理一般有三大方向：声源治理、传播途径治理以及个人防护。根据前面提到的内容易知，在治理高压输变电设备的噪声上，变压器环节的处理是重中之重。理论上而言，减小变压器本身的噪音是噪声治理最有效的办法。可惜就目前来说，从声源治理对技术的要求很高，难度系数较大，所以最常用的治理方法是利用隔声技术，即在变压器外部采取隔声措施，让噪声在传播途中逐渐减弱，达到治理目的。

1.2.2治理方案

1.2.2.1电磁性噪声治理

利用高导磁的硅钢片，配上搭接工艺可使磁致伸缩减小，降低铁芯的工作磁密；除此之外，可以通过铁芯以及引线夹持结构的完善，在铁芯表面涂上环氧漆以及增加橡皮垫，在达到绕开共振区的目的时，加大油箱箱壁厚度和加固油箱，从而减缓收磁致伸缩产生的振动能量。

通常情况下，合理控制变压器铁芯的振动，可以降低变压器本体噪声3-5dB（A）；控制变压器油箱振动，可以降低噪声5-10dB（A）。

1.2.2.2风扇机械性噪声治理

采用大流量低扬程的油泵，以及通风量大风压小的低速风扇，是降低冷却装置噪声的好办法。

1.2.2.3壁面吸声与隔声屏治理

室内变压器的噪音会在内壁反射形成混响声场，影响生活。其常见的治理方法是在墙面涂上吸声材料，或者安装吸声瓷砖。而室内的变电站会将变压器外置，让变压器紧挨着周围的建筑，这样许多变压器两两之间和两侧都隔离物，形成半封闭的状态。变压器所产生的噪音一遇到隔离物就会反射向外传播。露天变压器噪声的治理，要考虑变压器周围的环境以及变压器本身的噪声程度，选择合适的吸声材料。

1.2.2.4隔声罩治理

隔声屏治理的效果不是绝对的，例如当变电站与周围居民建筑之间的距离很短时，隔声屏的治理效果就显得较差，45～50dB的环境限值几乎都达不到。这个时候，一般情况就会考虑隔声屏治理。

隔声屏治理的方法大致是：将散热器等放置在隔声罩外部，隔声罩固定在变压器上，用高温橡胶填充变压器导管与隔声罩开孔处的间隙，使得两者之间没有硬接触。

1.2.2.5封闭与半封闭的变压器噪声治理

如果变压器除了顶部开放，四周都是封闭的，会因为变压器噪音直接穿过顶部缝隙到达建筑的高层而严重影响居民生活。此时应该将顶部封上，四周安装隔声门，并且在内部涂刷隔声材料。

一、高压输变电设备的电磁辐射

2.1电磁辐射的概念

电磁辐射又称电子烟雾，是由空间共同移动的电能量和磁能量所组成，简单来说，电磁辐射是指辐射源通过电磁波的形式发放到空间中的能量流。而正常的电器只要被接通，就有电流通过，从而磁场产生，甚至电器关闭后，也会有电场产生。

2.2电磁辐射的影响

2.2.1对人体的影响

当电磁波频率过高，就会对生物加温，造成中枢神经以及植物神经的功能紊乱。其在人类身上的具体表现为心跳过慢、血压降低等，严重的会导致癌症。

2.2.2对用电设备的影响

用电设备很容易受到电磁辐射的影响，其中包括办公设备、日常生活设备、医疗设备、以及工业设备等。电磁辐射严重时会导致用电设备接触不良、医疗设备启动无效甚至器械烧毁。

2.2.3对通信线路及无线电的干扰

高压电输变电电磁辐射能够对通信线路和无线电波产生干扰，降低通信线路和无线电数据传输的质量，破坏数据传输的连续性，给用户带来不便。

2.3高压输变电设备的电磁环境

2.3.1高压变电站

在高压设备中，上层高压变电站有电导线相互交叉，底层有电器设备和设备自身的连接线，这些线会使得周围的空间产生一个有交流频率的电磁场。

2.3.2高压输电线路

高压输路线在运行期间的电压等级会变高，其与地面相比会形成交变电磁场。高压输电导线与地面之间的距离决定了带电体与地面之间的距离：带电体离地面越近，地表附近的电场强度就会越大，反之亦然。

2.3.3高压输变电设备电磁辐射的控制措施

正因为高压电输电和配电设备中有电磁辐射的存在，我国对此相关问题很是重视，规定电磁辐射必须与《500千伏超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》相符合。如不符，应该采取一定方法。当电磁辐射和变电所的进出线必须经过人口较为密集的地区时，可利用类型控制，尽量使用地下电缆，降低电磁辐射。

利用三项交流电的特点，通过三相电压和三相电流矢量和零的特性，尽量少用分相设备，大量使用三相设备，尽可能把各项形成的电磁场消除。即便使用了分相的设备，在设计阶段尽可能缩短各相之间的距离，以最大限度地消除每个相位设备产生的电磁场。如：高电压传输线是三相传输，因为电压和电流矢量都是零，而传输线的距离又大于每个相线之间的距离，这样所产生出来的电磁辐射非常小，甚至可以直接忽略掉。

电磁辐射污染的危害随着距离的拉远而迅速减少，根据这一特点，在架设高压电输变电线路时，应该适当调高15～20m的距地距离；另外在建设高压电变电所时，要适当调整各导线间的距离，以减弱电磁感应的强度，变电站建设时距周围保持有效的隔离距离。

加强对高压输变电工程设备的日常维护、检修，当更新或维修设备后，应进行电磁场强的监测，以保证电磁波辐射水平符合国家标准限制要求。

考虑到电磁辐射的影响，为了提高全民的健康水平，减少电磁污染，建议相关部门从政策入手，通过政策引导，来监督电力部门在高压电输变电架设中采用科学的技术，降低电磁辐射污染。

其实，当前的人类几乎无时无刻不生活在磁场环境中，电磁辐射虽然有害，但是政府等机构也在不停地方法设法进行控制处理。

结束语：

总而言之，虽然由于现阶段阶段国内外电力市场紧张，导致电力技术水平高低关系到本国的经济命脉，但对利用高压输变电设备会产生的问题也一定要加以重视。变电站噪声的处理要具体问题具体分析，需要从声源和传播途径多个方面进行治理，需要根据实际情况进行计算，通过计算进行选材，确定其结构尺寸，噪声消减量、通风散热量等，以达到噪声标准要求。而至于电磁辐射，现今高压输变电设备所产生的电磁辐射还不足以对人体产生伤害。

参考文献：

[1]林建营.高压输变电与电磁辐射的影响研究[J].民营科技.2007（03）

[2]周军.电磁污染[J].科学24小时.2008（04）