摘要：近些年来，±500 kV及以上换流站建在人口密集地带的情况日益普遍。随着人们对生活环境质量的要求不断提高，高压直流换流站周边环境噪声超标问题越来越受到关注，换流变压器噪声扰民现象引发了各方面的高度重视。

近些年来，±500 kV及以上换流站建在人口密集地带的情况日益普遍。随着人们对生活环境质量的要求不断提高，高压直流换流站周边环境噪声超标问题越来越受到关注，换流变压器噪声扰民现象引发了各方面的高度重视。

换流变压器在出厂前，设备厂家往往会通过工频加载试验来确定换流变压器在运行过程中振动噪声的限值，但换流变压器作为换流站中的核心设备，处于交流场与直流场的中间位置，在换流站实际运行时，电压和电流波形除了工频以外，还会含有大量的特征谐波，因此换流变压器和普通电力变压器相比，要承受更多的谐波电压和电流。

由于换流变压器出厂测试工况与实际运行工况相差较大，导致换流变压器在换流站实际运行时测量得到的噪声远大于出厂测试的限值。作为换流站内的主要噪声源之一，换流变压器不仅声功率大而且数量较多，直接决定了换流站整体的噪声水平，需要格外关注。

出厂前对换流变压器进行噪声评估时，基础数据普遍采用设备厂家试验值或以往工程资料，试验条件和运行工况与现场实际工况有一定差距，难以准确反映设备实际噪声情况，使得后续规划换流站时换流变压器的声功率级预测不够准确。这一方面可能导致原有的降噪措施考虑不充分，实际投运后噪声出现超标，被迫进行噪声治理或改造，往往出现与现有设计不协调的情况；另一方面也可能使设计人员的噪声治理措施设计偏保守，裕度增大，措施的针对性不强，客观上造成工程投资浪费。

此外，换流站内电气设备尺寸较大、距离较近，噪声传播过程中遇到障碍物会发生一系列的反射、衍射等现象，声源精确测量难度较大，难以实现单台设备声功率级的准确评价。因此，为了准确评估单台电力设备的噪声水平，提出一种更加精确的换流变压器噪声出厂测试方法显得尤为重要。

目前针对换流变压器在多谐波工况下噪声试验评估的研究还较少，且针对变压器噪声的研究都缺乏对于激励和响应之间关系的分析，没有形成系统的方法。不同于电容器和电抗器在电容值和电抗值确定的情况下，其电压和电流具有唯一的确定关系，其噪声所对应的激励可以只由电压信号或电流信号来表示，换流变压器的电压和电流并不具备唯一的确定关系，因此换流变压器的噪声所对应的激励需要由电压信号和电流信号两部分来表示；同样换流变压器的噪声响应也由上述两部分激励所产生的噪声响应组成。

电工材料电气绝缘全国重点实验室（西安交通大学）、国网陕西省电力有限公司等单位的王世长、祝令瑜等，以等效实际多谐波运行工况为目标，提出单频叠加和降容量两种换流变压器噪声等效评估方法。

他们的理论研究表明，在单频激励（激励可以为电流或电压）下，换流变压器的主要噪声频率为其激励频率的2倍。在复合频率激励下，换流变压器的主要噪声频率分量为所加激励频率的二倍频以及相互之间的差频与和频。从激励和噪声来源的角度，可将ENSCT分为LCWNSCT和NLVCNSCT两个系统分别进行研究，换流变压器实际带负载时的噪声水平可利用换流变压器的负载试验和空载试验时的噪声水平的加权和进行等效，在噪声试验原理上等效的情况下降低了试验难度。

研究者表示，换流变压器在声学上可被视作线性系统，即单频叠加试验是基于各频率下的声辐射互不影响的假设。这使得在计算噪声响应时，可将激励的二次方分解到单频率进行试验。试验结果表明，单频叠加试验的精度能够满足等效评估要求，其在多谐波工况下的噪声分布与不同单一频率加载叠加后的噪声分布近似相同。

降容量试验结果表明，降容量的替代加载方案的误差不大于1.6 dB，误差大小与传声器本身的测量精度有关，相比单频叠加加载具有更高的精度， 但可以将这两种方法均作为换流变压器噪声测量的替代方法，避免了在试验中同时加载多种不同谐波激励的困难。对于设备厂家在不具备变频试验电源的情况下，可进一步寻求谐波试验与工频试验间噪声的等效关系，利用谐波试验结果修正原有的工频试验结果，使得工频试验得到的噪声水平精度更高、结论更加可信。

研究者指出，本成果为换流变压器制造厂家标定换流变压器的运行噪声限制水平，提供了更加精确的评估方法，给新入换流站的换流变压器噪声水平的确定提供了有效的数据支持。

本工作成果发表在2023年第23期《电工技术学报》，论文标题为“基于电致噪声频响函数的多谐波工况下换流变压器噪声等效评估方法”。本课题得到国家电网有限公司总部管理科技项目的支持。

来源：电气新科技