Actuellement, les cloisons pare-feu des transformateurs et des réacteurs des postes UHT domestiques sont souvent constituées de structures en béton coulé sur place ou de structures à ossature en briques et poudre, qui offrent une certaine isolation acoustique. Cependant, en raison de la faible fréquence de bruit des transformateurs et des réacteurs et de la grande longueur d'onde des ondes sonores, leurs capacités de diffraction et de transmission du bruit sont très élevées, ce qui rend l'isolation et la réduction du bruit souvent médiocres. De plus, les écrans antibruit et les capots d'isolation phonique actuels des postes UHT ne sont pas spécialement conçus pour les caractéristiques de bruit basse fréquence du poste, et la réduction du bruit n'est pas optimale. En tenant compte des caractéristiques des postes UHT, dominés par le bruit moyennes et basses fréquences, et en adoptant une structure composite absorbant le bruit, à la fois insonorisante et absorbante, on espère pouvoir réduire efficacement le bruit moyennes et basses fréquences, tout en offrant des propriétés ignifuges et isolantes. Ceci est essentiel pour améliorer la qualité de l'environnement acoustique des postes.
Cet article analyse les caractéristiques d'intensité sonore des principaux équipements d'un poste de transformation à très haute tension (THT). Compte tenu des exigences relatives aux matériaux utilisés dans ce poste (ignifuges, isolants, etc.), nous avons mené des expériences d'absorption acoustique, seules et combinées, sur des échantillons de mousse de mélamine , de plaques microperforées et de ciment expansé. Nous proposons ainsi une structure composite absorbante adaptée à la réduction du bruit dans les postes de transformation à THT. Cette étude présente un intérêt pratique considérable pour les applications d'ingénierie.
Ⅰ. Analyse des mesures de bruit des principaux équipements du poste UHT
Lors du fonctionnement des postes UHT, les principales sources de bruit sont les transformateurs haute tension, les réacteurs shunt et les structures des postes. Le bruit des transformateurs comprend le bruit de la carrosserie et celui des dispositifs de refroidissement ; celui des réacteurs shunt est un bruit électromagnétique ; celui de la structure des postes est un bruit corona. Ce bruit corona est généralement de moyenne à haute fréquence, s'atténue rapidement lors de sa propagation et a une faible portée d'impact. Le bruit basse fréquence généré par la structure interne des transformateurs et des réacteurs shunt s'atténue lentement et a une large portée d'influence. Par conséquent, la maîtrise du bruit des transformateurs et des réacteurs shunt est au cœur de la lutte contre le bruit dans les postes.
- Analyse de la mesure du bruit du transformateur principal
Le niveau de puissance acoustique d'un transformateur est mesuré par la méthode de l'intensité acoustique. En prenant un transformateur monophasé comme objet de mesure, la distance entre la courbe de niveau prescrite et la surface d'émission de référence est de 2 m, et deux courbes de niveau prescrites sont définies, situées respectivement sur un plan horizontal de 2 m et 4 m. Tous les points de mesure sont situés sur la courbe de niveau spécifiée, et la distance horizontale entre les points adjacents est de 1 m. Des sondes d'intensité acoustique sont utilisées pour mesurer point par point.
Lorsque la charge d'un groupe de transformateurs est de 2000 1 MW, les résultats de la mesure de l'intensité acoustique de la phase C du transformateur du groupe I montrent que le niveau de puissance acoustique pondéré A est maximal dans la bande de fréquences de 3/100 d'octave, avec des fréquences centrales de 125, 160, 200 et 100 Hz pour le transformateur UHT. Selon le mécanisme de génération du bruit du transformateur, le bruit dans cette bande de fréquences provient principalement du bruit électromagnétique du corps du transformateur. Par conséquent, pour réduire le bruit du transformateur, la priorité doit être donnée à la réduction de la bande de fréquences de 200 à 2000 Hz. Lors de la mesure, la charge d'un groupe de transformateurs est restée stable à 102.7 XNUMX MW, et le niveau de puissance acoustique pondéré A total correspondant des transformateurs était de XNUMX dB(A).
- Mesure et analyse du bruit des réacteurs haute tension
La méthode de mesure du niveau de puissance acoustique d'un réacteur est la même que celle d'un transformateur. En prenant comme objet de mesure la phase B du réacteur parallèle du poste UHT, la distance entre la courbe de niveau prescrite et la surface d'émission de référence est de 1 m, et deux courbes de niveau prescrites de 1.5 m et 3 m de hauteur sont définies respectivement. La distance horizontale entre les points de mesure adjacents est de 1 m.
L'analyse montre que sur toute la bande de tiers d'octave, les composantes basses fréquences représentent une proportion plus importante, parmi lesquelles la puissance acoustique à 1 Hz est la plus élevée, atteignant 3 dB(A), soit 100 dB(A) de plus que le niveau de puissance acoustique à 96.4 Hz. La puissance acoustique dans la bande de tiers d'octave où se situe 11.5 Hz représente 200 % de la puissance acoustique monophasée élevée. Par conséquent, il peut être déterminé que le phénomène d'interférence dans la distribution du champ acoustique du réacteur est causé par l'onde sonore à 1 Hz.
Ⅱ. Expériences sur les matériaux poreux et les plaques microperforées
En ingénierie acoustique, il est souvent difficile d'obtenir l'effet escompté en utilisant un seul matériau pour l'absorption et l'isolation phoniques. C'est pourquoi on recourt fréquemment à des structures combinant différents matériaux absorbants. Cette approche est particulièrement courante dans les espaces intérieurs de grand volume et à temps de réverbération long. Pour étudier une structure absorbante adaptée à la réduction du bruit dans les postes de transformation à très haute tension (THT), il convient d'abord de considérer les propriétés d'isolation et de résistance au feu du matériau, puis de combiner des mesures spécifiques afin de déterminer la structure optimale.
Actuellement, des plaques perforées et des matériaux insonorisants sont utilisés dans les enceintes d'insonorisation des postes UHT pour réduire le bruit, mais leur efficacité est insuffisante dans les basses fréquences. Il est donc nécessaire de combiner les caractéristiques des sources sonores des principaux équipements du poste UHT. Après avoir défini les mesures spécifiques de réduction du bruit, le choix des matériaux insonorisants poreux et la détermination de la structure d'absorption acoustique deviennent essentiels pour la maîtrise du bruit dans le poste. Dans ce qui suit, trois échantillons de plaques microperforées, de mousse de mélamine et de ciment expansé sont sélectionnés et combinés pour réaliser des expériences.
- Combinaison de plaques micro-perforées à double couche
Échantillons expérimentaux de plaques micro-perforées, dans lesquels le taux de perforation de l'échantillon de plaque micro-perforée 1 est de 1.5 %, l'épaisseur de la plaque est de 1 mm et le diamètre des pores est de 0.7 mm ; le taux de perforation de l'échantillon de plaque micro-perforée 2 est de 1.1 %, l'épaisseur de la plaque est de 1 mm et le diamètre des pores est de 0.7 mm, Échantillon de plaque micro-perforée 3, le taux de perforation est de 0.7 %, l'épaisseur de la plaque est de 1 mm et le diamètre du trou est de 0.7 mm.
Deux séries d'expériences ont été réalisées sur la combinaison de plaques microperforées à double couche. L'expérience 1 était une combinaison des échantillons de plaques microperforées 2 et 1, et l'expérience 2 était une combinaison des échantillons de plaques microperforées 1 et 3. Deux séries d'expériences sur la structure combinée de plaques microperforées à double couche montrent que le coefficient d'absorption acoustique à 100 Hz est d'environ 0.7, et que la valeur maximale du coefficient d'absorption acoustique apparaît entre 500 Hz et 600 Hz dans les deux séries d'expériences. Dans la bande de fréquences supérieure à 600 Hz, le coefficient d'absorption acoustique diminue progressivement.
- Combinaison de ciment mousse et de panneau micro-perforé
Dans un premier temps, une structure absorbante acoustique combinant du ciment mousse et une plaque microperforée monocouche a été utilisée. Deux expériences, avec des paramètres différents, ont été réalisées en combinant du ciment mousse et une plaque microperforée monocouche. Dans les deux expériences, le ciment mousse était placé devant la plaque microperforée.
Il n'y a pratiquement pas de différence significative entre les données de l'expérience 3 et de l'expérience 4. Les performances d'absorption acoustique de la structure combinée restent pratiquement inchangées, même avec de légères variations de l'épaisseur du ciment mousse et de la distance entre celui-ci et la plaque microperforée. À 100 Hz, le coefficient d'absorption acoustique est d'environ 0.4 ; à 250 Hz, il atteint son maximum, et à environ 900 Hz, il atteint à nouveau sa valeur maximale.
- Mousse de mélamine et combinaison de panneaux micro-perforés
Deux séries d'expériences ont été menées sur la combinaison de mousse de mélamine et de plaques microperforées monocouches. Dans les deux séries, la mousse de mélamine a été placée devant les plaques microperforées. Les coefficients d'absorption acoustique à 100 Hz dans les deux groupes d'expériences sont tous d'environ 0.7, et entre 100 Hz et 500 Hz, ils sont tous supérieurs à 0.7. Autour de 500 Hz, le coefficient d'absorption acoustique diminue, mais à mesure que la fréquence augmente, il augmente progressivement. Cette combinaison offre un effet d'absorption acoustique relativement idéal dans les bandes de fréquences basses et hautes.
Ⅲ. Analyse des résultats expérimentaux
Compte tenu des caractéristiques de la source de bruit des principaux équipements du poste UHT, prédominante dans la bande des basses fréquences, des expériences ont été menées en sélectionnant une structure composite à plaque microperforée, une structure composite à base de ciment expansé et de plaque microperforée, et une structure composite à base de mousse de mélamine et de plaque microperforée. Les résultats des essais montrent que ces trois combinaisons permettent d'obtenir un certain effet d'absorption acoustique dans la bande des basses fréquences, mais leur application concrète nécessite des mesures spécifiques de réduction du bruit.
- Structure combinée de plaques micro-perforées
Les panneaux microperforés double couche permettent d'élargir la bande de fréquences d'absorption acoustique des panneaux microperforés monocouche. Basé sur le principe d'adaptation d'impédance, le principe de conception combinée repose sur un taux de perforation supérieur à celui de la couche arrière. La conception combinée des panneaux microperforés permet d'obtenir un coefficient d'absorption acoustique supérieur à 0.7 dans la plage de fréquences de 150 à 800 Hz pour une épaisseur totale de 20 cm. Pour une épaisseur totale de 30 cm, le coefficient d'absorption acoustique est supérieur à 0.7 dans la plage de fréquences de 100 à 800 Hz.
- Structure composite en ciment mousse et plaque micro-perforée
L'ajout de ciment moussant devant le panneau micro-perforé peut élargir la bande de fréquence d'absorption acoustique du panneau micro-perforé, et le ciment moussé peut également jouer un rôle ignifuge.
L'association de ciment mousse et de panneaux microperforés monocouches permet d'obtenir un coefficient d'absorption acoustique supérieur à 0.7 dans la gamme de fréquences de 150 à 1000 20 Hz pour une épaisseur totale de 0.7 cm. L'association de ciment mousse et de panneaux microperforés bicouches permet d'obtenir un coefficient d'absorption acoustique supérieur à 150 dans la gamme de fréquences de 1400 à 20 30 Hz pour une épaisseur totale de 0.7 cm. Pour une épaisseur totale de 100 cm, le coefficient d'absorption acoustique est supérieur à 1400 dans la gamme de fréquences de XNUMX à XNUMX XNUMX Hz. Par ailleurs, plus la densité apparente du ciment mousse est faible, plus sa porosité est importante et meilleure est l'absorption acoustique à basse fréquence.
- Pour la structure combinée de matériau insonorisant Grâce à la plaque microperforée, le matériau insonorisant peut élargir la bande de fréquences d'absorption acoustique de la plaque microperforée et augmenter la distance entre celle-ci et l'absorbeur. Le coefficient d'absorption acoustique des moyennes et hautes fréquences augmente, et le pic d'absorption acoustique se déplace vers les basses fréquences. L'augmentation de l'épaisseur du matériau insonorisant diminue légèrement le coefficient d'absorption acoustique des basses fréquences, tandis que celui des moyennes et hautes fréquences augmente. L'augmentation de l'épaisseur de la couche de cavité derrière la plaque microperforée peut accroître l'absorption acoustique des basses fréquences. Les matériaux insonorisants associés à des panneaux microperforés double couche offrent une meilleure absorption acoustique et des bandes de fréquences d'absorption acoustique plus larges que les matériaux insonorisants associés à des panneaux microperforés monocouche.
L'analyse des données expérimentales montre que l'association de mousse de mélamine et de panneaux microperforés monocouches permet d'obtenir un coefficient d'absorption acoustique supérieur à 0.6 dans la gamme de fréquences de 200 à 1600 20 Hz pour une épaisseur de 30 cm. Pour une épaisseur de 0.6 cm, ce coefficient est supérieur à 100 dans la gamme de fréquences de 1600 à 0.7 200 Hz. L'association de mousse de mélamine et de panneaux microperforés bicouches permet d'obtenir un coefficient d'absorption acoustique supérieur à 1600 dans la gamme de fréquences de 20 à 30 0.7 Hz pour une épaisseur de 100 cm. Pour une épaisseur de 1600 cm, ce coefficient est supérieur à XNUMX dans la gamme de fréquences de XNUMX à XNUMX XNUMX Hz.
D'après l'analyse des caractéristiques de fréquence du bruit du transformateur principal UHT et de la réactance shunt haute tension, l'énergie du bruit du transformateur principal UHT est principalement concentrée à 100-200 Hz, et celle de la réactance haute tension à 100 Hz. Le choix d'un matériau de réduction du bruit nécessite de combiner les fréquences des deux principales sources de bruit. Parallèlement, les méthodes de réduction du bruit doivent être intégrées à l'aménagement du poste afin de maîtriser le bruit grâce à une combinaison optimale de matériaux et de méthodes.
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