市區(qū)變電站噪聲及降噪措施設(shè)計(jì)

趙小賓

(廣東電網(wǎng)公司汕頭供電局，廣東 汕頭 515041)

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市區(qū)變電站噪聲及降噪措施設(shè)計(jì)

趙小賓

(廣東電網(wǎng)公司汕頭供電局，廣東 汕頭 515041)

文章分析了市區(qū)110kV戶外變電站噪聲產(chǎn)生原因，提出了建筑防噪、選擇降噪材料等防治措施。

市區(qū)變電站；噪聲；降噪控制

0 引 言

目前汕頭市區(qū)內(nèi)共有20座110kV變電站，其中大部分變電站坐落在居民區(qū)內(nèi)，變電站的圍墻毗鄰居民樓，距離居民住宅等噪聲敏感目標(biāo)較近，由于敞開式變電站的變壓器主要安裝在戶外，變壓器產(chǎn)生噪聲極易對居民的生活和身體健康造成影響。應(yīng)當(dāng)予以治理。

本次降噪選取對象是汕頭市的110kV長廈變電站，目前有3臺40MVA變壓器運(yùn)行。站內(nèi)變壓器所處位置的北側(cè)為電氣綜合樓主體；東、西側(cè)為敞開式防火墻；圍墻南側(cè)是剛建成的高層住宅區(qū)及酒店樓盤，北側(cè)是小高層住宅。噪聲敏感點(diǎn)(居民投訴的集中片區(qū))主要是位于站外南、北側(cè)兩側(cè)的住宅小區(qū)居民樓，小區(qū)距離站區(qū)圍墻僅約40m，臨近的3～9樓居民單元的低頻噪音明顯，在夜間尤為突出。

1 小區(qū)內(nèi)變電站的主要噪聲源及其特性

1.1 變電站主要噪聲源

本變電站的3臺主變壓器設(shè)備為戶外布置，由敞開式防火墻隔開，#1、#2主變冷卻方式為自然油循環(huán)強(qiáng)迫風(fēng)冷，#3主變冷卻方式為自然油循環(huán)空氣自冷，每個(gè)主變室的頂部及立面為主要噪聲傳播途徑，通過對站內(nèi)噪聲進(jìn)行現(xiàn)場測量及分析。主要噪聲來源為：①主變壓器運(yùn)行噪音，是由變壓器的本體噪聲(電磁噪聲)和冷卻裝置的噪聲等聲源疊加產(chǎn)生，噪聲水平在65dB(A)-88dB(A)。其中本體噪聲是由于構(gòu)成鐵心的硅鋼片在交變磁場的作下，會發(fā)生微小的變化即磁致伸縮，磁致伸縮使鐵心隨勵(lì)磁頻率的變化做周期性振動(dòng)，通過基座連接和基礎(chǔ)傳遞給箱體和附件激勵(lì)周圍空氣而產(chǎn)生的；變壓器本體的噪聲是由2倍電源頻率為基頻的噪聲和頻率為基頻整數(shù)倍的低頻噪聲所構(gòu)成的，變壓器鐵心噪聲的頻譜范圍在100～500Hz。另外，冷卻系統(tǒng)的噪聲是由風(fēng)扇的空氣動(dòng)力噪聲和油泵的振動(dòng)噪聲組成的，冷卻裝置噪聲屬中高頻噪聲，對噪聲值貢獻(xiàn)最大的頻率為1kHz和2kHz。②主變壓器運(yùn)行產(chǎn)生的震動(dòng)通過樓板、地基等向外傳播的固定噪聲。③電氣綜合樓的主變側(cè)排風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲。由于通過震動(dòng)形成的固定噪聲源存在噪聲分貝低，噪聲量小的特點(diǎn)，對周邊環(huán)境的影響比較小，因此，小區(qū)內(nèi)變電站的主要噪聲源是來自主變壓器運(yùn)行噪音，其次為排風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲。

變壓器產(chǎn)生的低頻噪音在傳播時(shí)，當(dāng)聲波遇到墻面、屋面、地面后被反射回來，反射聲波再遇到壁面后再次反射，變壓器輻射的直達(dá)聲波和一次反射聲波、二次反射聲波、N 次反射聲波相互疊加，使噪聲大大增強(qiáng)。

1.2 變壓器噪音強(qiáng)度及傳播特性

通過對站內(nèi)3臺主變壓器的噪聲級進(jìn)行實(shí)測，獲得了主變壓器4個(gè)側(cè)面的噪聲數(shù)據(jù)，具體如表1所列。

表1 變電站實(shí)測噪聲級

從測得的數(shù)據(jù)可知，變壓器4個(gè)箱壁產(chǎn)生的噪聲級強(qiáng)度接近相同，并向外輻射。由于設(shè)備帶電運(yùn)行，鑒于安全考慮，無法對變壓器箱頂頂面進(jìn)行噪聲實(shí)測，依據(jù)變壓器噪聲的產(chǎn)生機(jī)理，變壓器箱頂頂面也會產(chǎn)生噪聲，但由于變壓器的箱頂部分裝設(shè)了高低壓套管、油箱等裝置和其他元部件，相對于4個(gè)側(cè)面，箱頂?shù)膭偠容^大，向外輻射的噪聲級相對較低。由此可知，變壓器的箱壁和箱頂均會產(chǎn)生低頻噪聲，并向外輻射。

1.3 變電站噪聲污染情況及治理目標(biāo)

本變電站在早期建設(shè)時(shí)，周邊尚無居民樓等敏感目標(biāo)，但隨著城市的不斷發(fā)展，變電站前后區(qū)域逐漸被開發(fā)成居民區(qū)，從而導(dǎo)致變電站與居民樓相距較近的現(xiàn)狀，加上本站屬于敞開式變電站，低頻噪聲毫無遮擋地向外傳播，輻射面積大，傳播距離遠(yuǎn)。在這些噪聲特性下，不僅會影響變電站廠界處的噪聲達(dá)標(biāo)，還可能會對廠界外的居民等噪聲敏感目標(biāo)產(chǎn)生影響。

參考《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096-2008)所列環(huán)境噪聲限值如表2所列，再按照2010年汕頭市政府頒布的《關(guān)于頒布汕頭市聲環(huán)境功能區(qū)劃的通知》劃分，本站屬于4a類區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)值為：晝間≤70dB(A)，夜間≤55dB(A)。從本站實(shí)測的噪聲數(shù)據(jù)可看出，本站的電磁噪聲都已接近噪聲標(biāo)準(zhǔn)限值，甚至超過了限值，在這種情況下，極易產(chǎn)生環(huán)境噪聲矛盾。

表3 工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn) dB(A)

通過降噪措施，目標(biāo)是使本站的電磁噪聲噪聲級達(dá)到《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB12348-2008)給出的如表3所列。其2類標(biāo)準(zhǔn)：即晝間≤60dB(A)，夜間≤50dB(A)。

2 變電站噪聲控制措施

2.1 噪聲控制措施設(shè)計(jì)基本原則

(1)要求。滿足站內(nèi)帶電設(shè)備安全運(yùn)行要求及防止周邊小區(qū)高空墜落物安全隱患要求，還需滿足主變壓器后期停運(yùn)檢修、維護(hù)要求，兼顧需更換主變所需大尺寸門戶要求。

(2)主變。針對噪聲源及噪聲敏感點(diǎn)進(jìn)行治理，處理好主變的低頻噪音。

(3)臺風(fēng)。結(jié)合汕頭地區(qū)的地理位置特殊性，臨海地域會有臺風(fēng)等惡劣天氣的影響，對土建基礎(chǔ)的要求應(yīng)考慮臺風(fēng)等惡劣天氣對其所產(chǎn)生風(fēng)載荷。

(4)防火性能好。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選擇應(yīng)滿足變電站的防火要求。

結(jié)合以上原則，本變電站噪聲治理主要是針對變壓器的低頻噪聲，采取“隔聲和吸聲”相結(jié)合的治理方案。

2.2 噪聲控制措施設(shè)計(jì)

(1)降噪設(shè)計(jì)。低頻噪聲治理手段主要是采取吸隔聲措施，即聲屏障措施如圖1所示，一般是在變壓器的一側(cè)或多側(cè)形成半封閉聲屏障。聲屏障由鋼立柱和隔聲吸聲屏體組成。鋼立柱采用可拆卸式和可重復(fù)利用H型鋼結(jié)構(gòu)，由柱、橫梁等構(gòu)件組成，隔聲吸聲屏體如圖2所示，由吸隔聲模塊構(gòu)成，具備隔聲和吸聲功能，屏體的外側(cè)由隔聲板構(gòu)成，內(nèi)側(cè)裝設(shè)了吸聲結(jié)構(gòu)，吸聲結(jié)構(gòu)的主要作用是吸收變壓器部分聲能量，降低向外輻射聲功率，提高實(shí)際降噪效果。

本變電站的設(shè)計(jì)是采用鋼結(jié)構(gòu)框架和隔聲吸聲墻體，形成半封閉的整體降噪空間。具體為：①主變壓器東、西兩側(cè)。主變原東、西側(cè)建筑了敞開式防火墻，因防火墻基礎(chǔ)按淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，不能滿足作為噪音屏障部分的要求，需進(jìn)行拆除，并在安全距離以外的東、西兩側(cè)修筑輕鋼結(jié)構(gòu)吸隔聲模塊墻體，與屋頂進(jìn)行接合。②主變壓器南側(cè)。主變壓器南側(cè)為住宅小區(qū)，通過在#1-#3主變器安全距離以外的南側(cè)修筑輕鋼結(jié)構(gòu)隔聲吸聲屏體如圖2所示，將#1-#3主變與南側(cè)住宅區(qū)進(jìn)行隔離，從而減少噪聲向敏感點(diǎn)的輻射。另外，在墻體上裝設(shè)兩扇加厚型拆裝式通風(fēng)消音門，由檀條、吸隔聲模塊、采光窗及鋼通風(fēng)百葉窗組成，用于#1-#3主變的日常檢修、維護(hù)。③主變壓器頂層。主變壓器頂層采用透風(fēng)天窗設(shè)計(jì)，通過鋪設(shè)夾芯鋼板與北側(cè)的電氣綜合樓體搭接，并朝南、北方向配置通風(fēng)換熱天窗，同時(shí)解決主變北側(cè)噪音治理問題。

(2)通風(fēng)設(shè)計(jì)。3臺主變安裝聲屏障設(shè)施后，形成半封閉空間，主變在運(yùn)行時(shí)會產(chǎn)生熱量，為確?？臻g內(nèi)的最大散熱量，在通風(fēng)設(shè)計(jì)中，分別在進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)兩方面進(jìn)行優(yōu)化。進(jìn)風(fēng)設(shè)計(jì)方面，在南側(cè)隔聲吸聲屏體2m以下布置專用進(jìn)風(fēng)口，并采用進(jìn)風(fēng)消聲器進(jìn)行吸聲，在確保空氣流通的同時(shí)，減少聲波向外輻射。排風(fēng)設(shè)計(jì)方面，在主變壓器頂層朝向西側(cè)布置通風(fēng)換熱天窗，并在主變南側(cè)的吸隔聲墻體與屋頂布置缺口，使得熱空氣的能夠自然向外流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)冷熱空氣的置換，確保主變運(yùn)行安全。

(3)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。鑒于汕頭地區(qū)為沿海地帶，受到臺風(fēng)季節(jié)的影響天數(shù)多，降噪建筑物對土建基礎(chǔ)的要求，不僅要考慮自身重量，更要考慮臺風(fēng)等惡劣天氣對主變室立面消音大門等受風(fēng)面積較大的建、構(gòu)筑物產(chǎn)生巨大風(fēng)載荷，因此必須要做好穩(wěn)固的框架及底部基礎(chǔ)。

總體上按先土建工程后鋼結(jié)構(gòu)工程，先鋼結(jié)構(gòu)安裝后吸隔聲模塊安裝的順序進(jìn)行，并通過設(shè)置地梁和正面立柱，利用預(yù)埋鐵件將拆裝式通風(fēng)消聲門與整個(gè)框架緊密連接，確保整個(gè)降噪工程建筑的安全性。

2.3 降噪工程實(shí)施方案

本次降噪對象屬于已投產(chǎn)變電站主變改造及降噪處理工程，由于地處市區(qū)繁華片段，在用電高峰期，3臺主變的負(fù)載率都偏高，無法通過負(fù)荷轉(zhuǎn)移，將3臺主變同停進(jìn)行改造，須分階段地逐臺對3臺主變實(shí)施改造，這也加大了降噪施工難度，施工過程只能采取停1臺、運(yùn)行2臺進(jìn)行運(yùn)行管理(運(yùn)行中的其中1臺必須做好防護(hù)措施，確保能及時(shí)停、送電)，這也是市區(qū)變電站在進(jìn)行降噪處理工程普遍遇到的問題。為確保設(shè)備安全運(yùn)行和供電可靠的前提下進(jìn)行降噪處理，則需要對施工和設(shè)備停電進(jìn)行合理安排，主要實(shí)施方案如下：首先應(yīng)對中間主變壓器(#2主變)進(jìn)行停運(yùn)，對#2主變進(jìn)行安全防護(hù)，采用氟硅橡膠導(dǎo)線護(hù)套材料對引至主變的導(dǎo)線全包裹起來，必要時(shí)可恢復(fù)送電，避免全過程停電，其次結(jié)合負(fù)荷轉(zhuǎn)移分段改造，將#1、#3主變依次停運(yùn)進(jìn)行改造，當(dāng)改造過程，涉及到#1、#2主變之間部分的改造，則需將#2主變進(jìn)行短時(shí)停電配合改造，具體安排如表4所列。

表4 主變降噪改造內(nèi)容及停電順序表

#1主變改造完成后，將#3主變負(fù)荷轉(zhuǎn)移至#1主變，按上表順序?qū)?3主變進(jìn)行停運(yùn)改造，最后對#2主變設(shè)備間進(jìn)行改造。

3 結(jié)束語

隨著城市人口的日益增加，土地資源的匱乏，使得變電站周邊區(qū)域逐漸被開發(fā)成居民區(qū)的可能性越來越大。變電站產(chǎn)生的噪聲污染對周邊環(huán)境的噪聲影響已日益明顯，新投運(yùn)的變電站或已在運(yùn)行中的變電站，應(yīng)針對噪聲污染情況，結(jié)合變電站結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境等實(shí)際情況，采取合適的噪聲控制措施，以滿足周邊環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)要求。

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(責(zé)任編輯 陳化鋼)

Analysis of noise pollution and reducing measures design of outdoor transformer substations

ZHAO Xiao-bing

(Guangzhou power Ggrid Co.Shantou Power Supply Bureau,Shantou 515041,China)

The paper analyzes the reasons of noise caused by the 110kV urban outdoor substations, architectural design and the selection of noise reduction materials to reduce the noise impact on the surrounding community environment.

urban substation；noise；noise reduction

2015-09-10；

2015-09-25

趙小賓(1984- )，男，廣東汕頭人，工程師，主要從事變電運(yùn)行工作。

10.3969/j.issn.1671-6221.2015.04.018

X5

A

1671-6221(2015)04-0055-04