一、噪声频谱特性分析
在城市变电站中主要声源设备为变压器，对于变压器，其噪声主要来自铁芯的磁滞伸缩变形和器身油箱的周期性变形。铁芯的噪声由铁芯硅钢片在励磁频率变化时的周期性磁致伸缩，以及硅钢片接缝和叠片之间由电磁吸引力引发的周期性变形造成。器身噪声则是由铁芯的振动传递、器身线圈的周期性变形和器身共振等多个因素引发。同时，铁芯和器身的噪声振动会通过多条路径向油箱外部传递，导致变压器产生较大的振动和噪声。对变压器的噪声频谱特性进行分析，总结了噪声影响的关键频段和目标工作频点。
表1变压器的噪声频谱特性分析
Table1 Analysis of Noise Spectrum Characteristics of Transformer
二、低频选频超构材料
声学超构材料吸声装置在过去已得到深入探讨，低频吸声超构材料通过局域共振、慢波效应、阻抗匹配等原理，突破了传统材料的吸声极限，能够在较小的体积下实现高效低频吸收，具有轻量化、宽频带、可调控等优势，广泛应用于降噪工程、建筑声学和交通噪声控制领域。本装置主要针对城市变压器设备所特有的低频噪声，为实际工业应用场景设计了一种吸声结构，目标降噪频点已确定，不仅仅考虑了装置本身的吸声效果，同时验证了样件的实际工程降噪效果。
低频选频吸声装置能够在特定目标频点处进行吸声，即在100Hz、200Hz、300Hz频点处达到较好的吸声效果，同时装置整体为铝合金材质，具有较好的防火性能和耐腐蚀性能，装置厚度70mm，防火等级为A1，经阻抗管实验装置在目标频点处吸声系数可达0.8，且吸声频点对应准确。所设计低频选频吸声装置在实际工业应用过程中进行了二次开发，形成了以超构材料为主体的特定降噪复合板材，在200Hz-400Hz具有良好的吸声隔声效果，计权隔声量41dB。
三、工程实际应用案例
针对特高压电抗器外形特征，采用吸声超构材料加工为复合吸隔声降噪板材，用于安装在特高压电抗器油箱外侧，阻隔噪声传播。
依据GB/T 1094.10-2022《电力变压器 第10部分：声级测定》，采用手持式声级计对安装降噪装置前、后的变电站设备进行测量，相比于常规降噪装置，声学超构材料降噪装置的降噪效果提升了2dB(A)左右。
图3 复合吸隔声降噪板材
图4 安装超构材料后的变电站设备
