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第３４卷第Ｓ１期２０１４年１２月噪声与振动控制ＮｏＩＳＥＡＮＤＶＩＢＲＡＴＩＯＮＣＯＮＴＲｏＬ、，ｏｌ３４ＮＯ．Ｓ１Ｄｅｃ．２０１４文章编号：１００６—１３５５（２０１４）Ｓ１．０２００—０３变电站吸声材料的适用性研究（１．国网智能电网研究院，电工新材料及微电子研究所，北京１０２２１１；２．中国电力科学研究院，北京１００１９２；３．北京市劳动保护科学研究所，国家环境保护城市噪声与振动控制工程技术中心，北京１０００５４）摘要：随着城市化进程的推进、法律法规的日益严格以及居民环保意识的增强，变电站的噪声问题已经成为变电站投诉的焦点问题之一。为了更好地降低变电站的噪声，本文以变电站吸声材料为研究对象，通过分析变电站的噪声特点和吸声材料的吸声性能和耐候性能（耐腐蚀性能、耐污秽性能、耐雨水性能），发现微孔纤维复合吸声板的吸声特性与变电站的噪声频谱相匹配，且其在恶劣大气环境下的吸声性能具有良好的耐久性。本研究将为变电站吸声材料的选取提供重要依据。关键词：声学；变电站；吸声材料；适用性；微孔纤维复合吸声板中图分类号：ＴＭ６３文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒＳｕｂｓｔａｔｉｏｎＳｏｕｎｄ－ａｂｓｏｒｂｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌＦＡＮＣｈａｏ１，ＮＩＥ垅口刀一ｈｕａ２ＨＡＮＹｕ１，ＴＩＡＮＹｉＷＡＮＧＧｕａｎｇ－ｋｅ１７ＸＩＡ０Ｗｅｉ—ｍｉｎ３（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＮｅｗＭａｔｅｒｉａｌｓＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＳｔａｔｅＧｒｉｄＳｍａｒｔＧｒｉｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２１ｌ，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９２，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｔａｔｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｅｎｔｅｒＣｉｔｙＮｏｉｓｅＶｉｂｒａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ，ＢｅｉｊｉｎｇＭｕｎｉｃｉｐａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅＬａｂｏｕｒＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００５４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｔｒｉｃｔｌｙｒｅｓｉｄｅｎｔｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｗａｒｅｎｅｓｓ，ｔｈｅｎｏｉｓｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｃｏｍｐｌａｉｎｔ．Ｂａｓｅｄｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓｏｕｎｄ—ａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｎｏｉｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ—ｔｉｃｓｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓｏｕｎｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｕｎｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅａｔｈｅｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ（ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｆｏｕｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｗａｔｅｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）．Ｉｔｓｏｕｎｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｆｉ－ｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｃｏｕｓｔｉｃｂｏａｒｄｍａｔｃｈｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｈａｓｇｏｏｄｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｕｎｄｅｒｓｅｖｅｒｅａｔｍｏ—ｓｐｈｅｒｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｐｒｏｖｉｄｅｓｉｍｐｅｒａｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓｏｕｎｄ－ａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｃｏｕｓｔｉｃｓ；ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ；ｓｏｕｎｄ—ａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ；ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ；ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｃｏｕｓｔｉｃｂｏａｒｄ随着城市化进程的推进、法律法规的日益严格以及居民环保意识的增强，变电站噪声问题已经成收稿日期：２０１４．１１．０６项目基金：国家电网公司科技项目“城市变电站新型低频降噪材料／装置及噪声系统控制关键技术研究”（ＳＧＲＩ—ＷＤ一７１—１３—００３）作者简介：樊超（１９８５一），男，河北省石家庄人，研究生，主要研究方向：电工新材料及应用技术研究。Ｅ．ｍａｉｌ：ｆａｎｃｈａ０００６＠１２６．ｅｏｍ为制约输变电发展的桎梏之一。妥善解决变电站的噪声问题，为周边居民营造一个宁静温馨的生活环境，己成为电网运行部门关注的焦点。吸声作为变电站降噪的主要措施之一，在变电站的噪声治理工作中占有着举足轻重的地位。工程中，通常是将吸声材料填充在吸声构件的内腔使用，将其布设于室内的壁面位置，可消除室内噪声的混响效应；贴附在隔声屏障的内壁，可防止噪声发生反射；安装在消声器风道的四壁，可阻止噪声的向外传第Ｓ１期变电站吸声材料的适用性研究播。但当前变电站使用的吸声材料往往是直接借鉴建筑行业的吸声材料，其是否符合变电站噪声特点和服役要求尚无定论。本文以吸声材料为研究对象，通过分析其吸声性能和耐候性能，找出适合变电站应用的吸声材料，为变电站吸声材料的选取提供重要参考。１变电站噪声特点主变压器（主变）是变电站的核心噪声源，其噪声水平直接决定了变电站噪声的排放水平。主变的噪声主要是由其运行时铁芯的磁致伸缩引起”】，由于硅钢片取向质量、制造工艺、结构设计上存在的差距，国内外生产的主变噪声水平差距较大，ＡＢＢ、西门子等产品整体噪声较国产设备可低１０ｄＢ（Ａ）～１５ｄＢ（Ａ），而东芝、日立等产品噪声水平介于国产产品与德国产品之间伫’３】。目前，随着典设的推广、设备采购成本的控制，大量国产主变成为变电站的采购对象，在运行初期国产主变的噪声水平往往能够满足环评的要求，但随着负荷的增加以及服役时间的延长，其噪声水平一般能够上涨１０ｄＢ（Ａ）以上，造成变电站噪声的超标。一８０Ｓ６０型４０ｎ１Ｎｎｌｎ。ｏ““一…ＩｎＸ—ｍＮ、’频率，Ｈｚ一图１典型主变噪声频谱特征图图１为国产某品牌典型主变噪声频谱特征图，从图中可以看出，主变的噪声频谱较宽，频率以低频为主，能量主要分布在５０Ｈｚ工频以及１００Ｈｚ、２００Ｈｚ、５００Ｈｚ的倍频频段上【４】。这类噪声波长大，衰减慢，对建筑结构的穿透能力强，能够对居民的日常生活产生严重影响。２吸声材料的适用性研究当前，吸声材料主要可分为两类：一类为阻性吸声材料，常用的有矿物质棉、聚氨酯泡沫和聚酯纤维等，另一类为抗性吸声材料，常用的有微穿孔板、铝纤维板和微孔纤维复合吸声板等，其中微穿孔板和铝纤维板属于单共振吸声材料，微孔纤维复合吸声板属于双共振吸声材料。对于变电站吸声材料来说，首先其吸声性能要与变电站的噪声特点相匹配，此外还要满足变电站的耐候性能要求。２．１吸声性能研究利用驻波比法，对常用的吸声材料进行吸声性能测试（背腔尺寸１２０ｍｍ），吸声系数曲线 频率／Ｈｚ １０２ 图２常用吸声材料的吸声系数曲线中可以看出，阻性吸声材料具有较高的 中高频吸声性能，但低频吸声系数较低，并不适合在 变电站使用。抗性吸声材料通常有着优良的低频吸 声系数，但单共振吸声材料具有吸声频带略窄的缺 点，在吸声系数到达峰值之后下降趋势过快，不能满 足变电站噪声的宽频特点，而双共振吸声材料，虽然 略微损失了第一波峰的吸声系数，但在其后又形成 了第二吸收波峰，扩宽了吸声材料的频率范围，满足 变电站噪声低频、宽频的特点。 ２．２耐候性能研究 微孔纤维复合吸声板是通过在微穿孔吸声板后 面的空腔内填充金属纤维板，制备出的一种新型变 电站用吸声材料，其结构示意图如图３所示。 微穿孔板 铝纤维板 图３微孔纤维复合吸声板结构不意图 为了研究微孔纤维复合吸声板在恶劣大气环境 下吸声性能的耐久性，课题组分别对微孔纤维复合 吸声板进行了中性盐雾腐蚀试验、污秽试验和喷淋 试验，试验方案如表１所示，并对其试验前后的吸声 性能进行了测试。 （１）耐腐蚀性能 从图４中可以看出，微孔纤维复合吸声板腐蚀 试验前后的吸声系数曲线基本吻合，只是在第一波 峰过后的吸声系数略微有些下降。造成吸声系数下 降的原因是由于铝纤维表面有盐类结晶物析出，阻 塞纤维缝隙所致。由此可见，腐蚀对微孔纤维复合 ２０２ 噪声与振动控制 第３４卷 表１微孔纤维复合吸声板耐候试验方案 但影响不大。 试验项目 试验参数 中性盐雾腐蚀试验 腐蚀时间４８０ｈ、９６０ｈ、１ ４４０ｈ 污秽试验 污秽密度１０ ｒａｇ／ｅｒａ２、２０ ｍｇ／ｃＩＴｌ： 喷淋试验 喷淋密度１０ ｍｇ／ｃｍ２、２０ ｍｇ／ｃｍ２ Ｏ２４６８１０ １２ １４ １６ 频率腰ｚ 。１０２ 图４盐雾腐蚀影响吸声系数曲线 吸声结构的吸声系数几乎没有影响。 （２）耐污秽性能 从图５中可以看出，微孔纤维复合吸声板污秽 试验前后的吸声系数曲线有一定的范围波动，其中 在１２０ Ｈｚ～２５０ Ｈｚ的低频部分吸声系数因污秽而有 所增加，在２５０ Ｈｚ～８００ Ｈｚ的中频部分吸声系数因 污秽而降低，且污秽密度２０ ｍｇ／ｃｍ２的微孔纤维复合 吸声板的吸声系数要明显低于污秽密度１０ ｉｌｌｇ／ｃｍ２ 的吸声系数，此外还可看出污秽过后波峰呈现出窄 频的趋势。造成吸声系数下降的原因也是铝纤维表 面污秽阻塞纤维缝隙所致，但由于工程中吸声板基 本以垂直方式安装，污秽的堆积、吸附要比水平放置 时小得多，且吸声板均与大地连接，保持电中性，并 不会由于静电场而导致静电吸附，因此可以认为污 秽对微孔纤维复合吸声板的吸声系数有一定影响， １．０ ０．８ 烯扭０．４签Ｏ．２ ０．Ｏ ０２４６８】０ １２ １４ １６ 频率／ｌ－ｌｚ １０２ 图５表面污秽影响吸声系数曲线中可以看出，微孔纤维复合吸声板喷淋 试验前后的吸声系数曲线并无较大范围的波动，只 是第一波峰略微变窄，第一波峰过后的吸声系数略 微有些下降。造成吸声系数下降的原因同样是由于 水滴阻塞纤维内部缝隙所致，但由于微孔纤维复合 吸声板采用纯金属制备且工程中吸声板基本以垂直 方式安装，孔隙中水滴会依靠自身的重力而向下沉 积，不会长久积聚在孔隙中，由此可以认为，喷淋对 微孔纤维复合吸声板的吸卢系数影响不大。 １．Ｏ Ｏ．８ 籁０．６ 垛豫０．４ ０．Ｏ０２４６８１０ １２ １４ １６ 频率／Ｈｚ ｘ１０２ 图６降雨降水影响吸声系数曲线结语 本文通过对变电站吸声材料的研究发现，矿物 质棉乐鱼体育、聚氨酯泡沫和聚酯纤维的低频吸声系数偏低， 微穿孔板、铝纤维板的吸声频带略窄，都与变电站的 噪声特点不相匹配。而双共振吸声材料一微孔纤维 复合吸声板由于存在两个共振峰，扩宽了吸声材料 的频率范围，与变电站噪声低频、宽频的要求相匹 配，且其在盐雾腐蚀、污秽、降雨降水等恶劣大气环 境下的吸声性能具有良好的耐久性乐鱼体育变电站吸声材料的适用性研究。因此，微孔纤 维复合吸声板是适用于变电站降噪的理想吸声材 参考文献：［１】虞兴邦，姜在秀乐鱼体育，韩涛．变压器的噪声及其降低【Ｊ］．噪声 与振动控制，２００１（５）：３５．３８． ［２】牛春芳，耿荣林．降低变压器噪声方法的探讨【Ｊ］．变压 器，２０１０，４７（１２）：２０－２３． ［３】３董志刚．变压器的噪声［Ｊ】．变压器，ｔ９９５，０１）－２７－３１． 【４］周建国，李莉华，杜茵，迟峰．变电站、换流站和输电线路 噪声及其治理技术［Ｊ】．中国电力，２００９乐鱼体育，４２（３）：７５～７８． Ｏ８６４２Ｏ，ＯＯＯＯＯ凝帐设娶
