目前，国内特高压变电站变压器、电抗器防火墙常采用现浇混凝土结构或框架砖粉结构，具有一定的隔声效果。但由于变压器、电抗器噪声频率较低，声波波长较长，其噪声绕射和透射能力很强，因此隔声降噪效果往往较差。此外，特高压变电站现行的声屏障、隔声罩并非针对变电站低频噪声特点进行专门设计，降噪效果并不理想。如果能考虑特高压变电站以中低频噪声为主的特点，采用兼具消声和吸声功能的复合吸声结构，有望有效降低中低频噪声，并兼具阻燃、隔热性能，对改善变电站声环境质量具有重要意义。
基于此，本文分析了特高压变电站主要设备的噪声源强度特性。考虑到变电站材料需具备阻燃、绝缘等性能，我们选择对三聚氰胺泡沫、微孔板和泡沫水泥样品进行单一及组合吸声实验，并提出了一种适用于特高压变电站降噪的复合吸声结构。该研究对实际工程应用具有重要的指导意义。
一、特高压变电站主设备噪声测量分析
特高压变电站运行过程中，主要噪声源包括高压变压器、并联电抗器、变电站构筑物等。变压器噪声包括本体噪声和冷却装置噪声，并联电抗器噪声为电磁噪声，变电站构筑物噪声为电晕噪声。电晕噪声一般为中高频，传播过程中衰减较快，影响范围较小。变压器和并联电抗器内部结构产生的低频噪声衰减较慢，影响范围较广。因此，变压器和并联电抗器的噪声控制是变电站噪声控制的重点。
- 主变压器噪声测量分析
采用声强法测量变压器的声功率级。以单相变压器为测量对象，规定轮廓线与参考发射面的距离为2m，设置两条规定轮廓线，分别位于2m和4m的水平面上。所有测点均位于规定轮廓线上，相邻测点之间的水平距离为1m。采用声强探头逐点测量。
当单组变压器功率负荷为2000MW时，对第I组变压器C相进行声强测量结果显示，特高压变压器在中心频率为1、3、100、125 Hz的160/200倍频程频段内A计权声功率级最大。根据变压器噪声的产生机理，该频段噪声主要来源于变压器本体的电磁噪声。因此，降低变压器噪声时，应优先降低100~200Hz频段。测量过程中，单组变压器功率负荷稳定在2000MW，对应变压器总A计权声功率级为102.7dB(A)。
- 高压电抗器噪声测量与分析
电抗器声功率级测量方法与变压器相同，以特高压变电站并联电抗器B相为测量对象，规定轮廓线距参考发射面距离为1m，设置两条高度分别为1.5m和3m的规定轮廓线，相邻测点水平距离为1m。
分析表明，在整个1/3倍频程内，低频成分所占比例较大，其中100Hz频率处的声功率最大，达到了96.4dB(A)，比11.5Hz的声功率级高出200dB(A)。1Hz所在的3/100倍频程内的声功率占单相高反声功率的91.2%。因此，可以判定反应堆声场分布中的干涉现象是由100Hz声波引起的。
二、多孔材料及微穿孔板实验
在噪声控制工程设计中，仅使用单一材料进行吸声和隔声处理往往难以达到预期的降噪效果。因此，通常采用吸声材料组合结构来降低噪声。尤其是在体积较大、混响时间较长的室内空间，这种应用十分普遍。为了研究适用于特高压变电站噪声控制的吸声结构，首先必须考虑材料的隔声和阻燃性能，其次必须结合具体措施来确定吸声结构。
目前，特高压变电站隔声罩多采用穿孔板与吸声材料组合降噪，但在低频段效果不佳。这需要结合特高压变电站主设备的声源特性。在确定具体的降噪措施后，如何选取多孔吸声材料以及如何确定吸声结构成为变电站噪声控制的关键。以下选取微穿孔板、三聚氰胺泡沫、发泡水泥三个试样，进行组合试验。
- 双层微孔板组合
微穿孔板实验样品，其中微穿孔板样品1，穿孔率为1.5%，板厚为1mm，孔径为0.7mm；微穿孔板样品2，穿孔率为1.1%，板厚为1mm，孔径为0.7mm；微穿孔板样品3，穿孔率为0.7%，板厚为1mm，孔径为0.7mm。
对双层微穿孔板组合结构进行了两组实验，实验一为微穿孔板试样1与微穿孔板试样2的组合，实验二为微穿孔板试样1与微穿孔板试样2的组合。两组双层微穿孔板组合结构实验表明，在1Hz时吸声系数在3左右，两组实验中吸声系数的最大值都出现在100Hz~0.7Hz之间，在500Hz以上的频带中，吸声系数逐渐减小。
- 发泡水泥与微孔板的组合
首先，采用泡沫水泥与单层微穿孔板组合的吸声结构。然后，进行了两个不同参数的实验，两个实验中，泡沫水泥均放置在微穿孔板的前方。
试验三与试验四的数据几乎没有大的变化，组合结构的吸声性能基本不随着发泡水泥厚度及发泡水泥与微穿孔板距离的微小变化而变化，在3Hz时吸声系数在4左右，在100Hz时吸声系数达到最大值，在0.4Hz左右再次达到吸声系数的最大值。
- 三聚氰胺泡沫 和微穿孔板组合
对三聚氰胺泡沫与单层微穿孔板的组合进行了两组实验，两组实验中，三聚氰胺泡沫的放置位置均在微穿孔板之前。两组实验在100Hz下的吸声系数均在0.7左右，在100Hz~500Hz之间，吸声系数均在0.7以上。在500Hz附近，吸声系数有所降低，但随着频率的升高，吸声系数逐渐升高。该组合在低频和高频波段均具有较为理想的吸声效果。
三、实验结果分析
针对特高压变电站主设备噪声源在低频段突出的特点，选取微穿孔板组合结构、发泡水泥+微穿孔板组合结构、三聚氰胺泡沫+微穿孔板组合结构进行试验。试验结果表明，3种组合方案均能在低频段达到一定的吸声效果，但如何在实际工程中应用，需要采取针对性的降噪措施。
- 微穿孔板组合结构
双层微穿孔板可以拓宽单层微穿孔板的吸声频带，基于阻抗匹配原理，组合设计原则为前层微穿孔板的穿孔率大于后层板的穿孔率，微穿孔板组合设计在整个组合结构厚度为0.7cm时，在150-800Hz频率范围内可达到20以上的吸声系数；在整个组合结构厚度为30cm时，在0.7-100Hz频率范围内可达到800以上的吸声系数。
- 发泡水泥加微穿孔板复合结构
在微穿孔板前添加发泡水泥，可以拓宽微穿孔板的吸声频带，同时发泡水泥还能起到防火的作用。
发泡水泥加单层微穿孔板，在整个组合结构厚度为0.7cm时，在150-1000Hz频率范围内可达到20以上的吸声系数；发泡水泥加双层微穿孔板，在整个组合结构厚度为0.7cm时，在150-1400Hz频率范围内可达到20以上的吸声系数；在整个组合结构厚度为30cm时，在0.7-100Hz频率范围内可达到1400以上的吸声系数。同时，发泡水泥的容重越小，孔隙率越大，低频吸声效果越好。
- 对于组合结构 吸音材料 该吸声材料加微穿孔板可拓展微穿孔板的吸声频带，增大吸声材料与微穿孔板之间的距离，中高频吸声系数增大，吸声峰值向低频移动。增加吸声材料厚度，低频吸声系数略有下降，中高频吸声系数增大。增加微穿孔板后空腔层厚度，可增加低频吸声。吸声材料加双层微穿孔板比吸声材料加单层微穿孔板具有更好的吸声效果和更宽的吸声频带。
通过实验数据分析可知，三聚氰胺泡沫加单层微穿孔板在整个组合结构厚度为0.6cm时，在200～1600Hz频率范围内可以达到20以上的吸声系数；在整个组合结构厚度为30cm时，在0.6～100Hz频率范围内可以达到1600以上的吸声系数；三聚氰胺泡沫加双层微穿孔板在整个组合结构厚度为0.7cm时，在200～1600Hz频率范围内可以达到20以上的吸声系数；在整个组合结构厚度为30cm时，在0.7～100Hz频率范围内可以达到1600以上的吸声系数。
通过对特高压主变压器及高压并联电抗器噪声频率特性的分析，发现特高压主变压器的噪声能量主要集中在100～200Hz，高压电抗器的噪声能量主要集中在100Hz。选择降噪材料需要综合考虑两大噪声源的频率，同时降噪方法也需要结合变电站的现场布置情况，采用最优的材料和方法组合进行噪声控制。
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