城區(qū)某110kV戶內(nèi)變電站噪聲治理技術(shù)的探討與實(shí)施

華雪瑩，姚為方，潘娟琴，徐 鵬，邢 琛，王潤(rùn)芳

(1.安徽新力電業(yè)科技咨詢有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230601；2.國網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學(xué)研究院，安徽 合肥 230601)

隨著城區(qū)用電負(fù)荷的需求不斷增大，進(jìn)駐城區(qū)的變電站越來越多。但同時(shí)由于城市用地資源的緊缺，越來越多的變電站布點(diǎn)深入到城市中心，造成部分變電站與居民區(qū)的距離較近[1-7]；與此同時(shí)，國家的環(huán)境保護(hù)相關(guān)的法律、法規(guī)不斷完善，公眾的環(huán)保意識(shí)越來越強(qiáng)，由于距離居民區(qū)更近，城市變電站的環(huán)境污染問題，特別是噪聲污染問題，成為了公眾關(guān)心的熱點(diǎn)問題[8-12]。

安徽某110kV戶內(nèi)變電站的廠界噪聲超標(biāo)排放，為了滿足新形勢(shì)下環(huán)境保護(hù)要求，解決變電站擾民問題，需對(duì)變電站進(jìn)行噪聲治理，使變電站廠界噪聲達(dá)標(biāo)排放。

1 變電站概況

該110kV戶內(nèi)變電站終期規(guī)劃3臺(tái)110kV變壓器，現(xiàn)運(yùn)行2臺(tái)110kV變壓器，每臺(tái)變壓器和散熱器分別安裝在變壓器室和散熱器室兩個(gè)封閉空間內(nèi)，變壓器室和散熱器室已安裝有降噪模塊，風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處加裝了消音彎頭。110kV戶內(nèi)變電站西側(cè)為幼兒園，此處執(zhí)行《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096-2008)1類標(biāo)準(zhǔn)，變電站西南側(cè)和西北側(cè)執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12348-2008)1類標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)該變電站晝夜的噪聲進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)間為2018年8月9日，環(huán)境溫度為晝39℃、夜29℃，濕度為60%，測(cè)量時(shí)風(fēng)機(jī)全開，測(cè)量點(diǎn)位如圖1所示。監(jiān)測(cè)方法：參照《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB12348-2008)和《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096-2008)中監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方法，在幼兒園圍墻外距變電站最近處布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，在變電站每側(cè)廠界外1m、高度1.2m處布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，晝、夜間各監(jiān)測(cè)一次，監(jiān)測(cè)因子為連續(xù)等效A聲級(jí)。

圖1 變電站平面布置、周邊環(huán)境概況及測(cè)量點(diǎn)位示意

測(cè)量結(jié)果顯示，幼兒園圍墻外距變電站最近處夜間噪聲測(cè)試值為47.5dB(A)，超過《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096-2008)1類標(biāo)準(zhǔn)要求；變電站西北側(cè)廠界外1m夜間噪聲測(cè)試值為47.2dB(A)，西南側(cè)廠界外1m晝間、夜間噪聲測(cè)量分別為57.0dB(A)、54.0dB(A)，均超過《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB12348-2008)1類標(biāo)準(zhǔn)要求，需要對(duì)變電站進(jìn)行噪聲治理。

2 噪聲源分析

2.1 主要噪聲源分析

110kV戶內(nèi)變電站噪聲源主要是變壓器的噪聲，變壓器的噪聲源主要包括本體噪聲和冷卻系統(tǒng)噪聲。鐵心的硅鋼片在交變磁場(chǎng)的作用下，其長(zhǎng)度會(huì)發(fā)生微小變化，這一過程即磁致伸縮，從而導(dǎo)致鐵心隨勵(lì)磁頻率的變化做周期性振動(dòng)，繞組導(dǎo)體間產(chǎn)生電磁力而引起繞組的振動(dòng)，從而產(chǎn)生噪聲[13-20]。

機(jī)械噪聲也是110kV戶內(nèi)變電站的噪聲源，而機(jī)械類噪聲主要是由變電站內(nèi)冷卻風(fēng)機(jī)等運(yùn)行時(shí)所引起的噪聲，主要為風(fēng)機(jī)的風(fēng)動(dòng)力性噪聲[21-23]。

噪聲源分析時(shí)，對(duì)變電站變壓器室室內(nèi)及西南側(cè)圍墻內(nèi)側(cè)進(jìn)行噪聲測(cè)量，測(cè)量結(jié)果顯示變壓器室室內(nèi)噪聲值在79dB(A)～81dB(A)，室外西南側(cè)圍墻內(nèi)在風(fēng)機(jī)開、關(guān)的情況下噪聲值分別為66dB(A)、56dB(A)，通過和檢測(cè)機(jī)構(gòu)的廠界噪聲測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，認(rèn)定西南側(cè)16個(gè)風(fēng)機(jī)及東南側(cè)7個(gè)風(fēng)機(jī)為最大的噪聲源，即1號(hào)主變室頂部4臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)、1號(hào)主變散熱器室頂部3臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)、2號(hào)主變室頂部4臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)、2號(hào)主變室散熱器室頂部3臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)、接地變兼站用變室2臺(tái)散熱風(fēng)機(jī)。

2.2 噪聲特性分析

該變電站主要噪聲源為變壓器室、散熱器室及接地變兼站用變室的冷卻風(fēng)機(jī)，主要為冷卻風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲，以及電機(jī)噪聲，噪聲特性為中高頻噪聲。冷卻風(fēng)機(jī)噪聲包括旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。旋轉(zhuǎn)著的葉片周期性地切割空氣，會(huì)引起空氣的壓力脈動(dòng)從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)噪聲；與此同時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使周圍氣體產(chǎn)生渦流，由于沾滯力的作用，此渦流又被分裂成一系列分離的小渦流，這些渦流及其分裂過程使空氣發(fā)生擾動(dòng)，形成壓縮與稀釋過程，從而產(chǎn)生渦流噪聲。

3 變電站噪聲治理措施與方案

3.1 變電站噪聲源消音量計(jì)算

根據(jù)以上噪聲源及噪聲特性分析結(jié)果，該變電站的噪聲治理技術(shù)采用的是消聲技術(shù)，即在風(fēng)機(jī)的通風(fēng)管路上安裝消聲裝置，抑制空氣動(dòng)力性噪聲水平，減弱冷卻系統(tǒng)噪聲對(duì)廠界噪聲的影響[24]。

對(duì)于消聲器的結(jié)構(gòu)選擇，由以下幾個(gè)因素決定，首先通風(fēng)管路的阻力要求和消聲器消聲量要求決定了流速，其次通風(fēng)管路的流量和流速?zèng)Q定了流通面積的，而流通面積的大小最終決定了消聲器的結(jié)構(gòu)。一般情況下，通道的當(dāng)量直徑小于300mm時(shí)，可選用單通道直管式；當(dāng)通道當(dāng)量直徑大于300mm而小于500mm時(shí)，應(yīng)在通道中加設(shè)吸聲層或吸聲芯，消聲器的有效通流面積大于500mm時(shí)，當(dāng)考慮采用片式、蜂窩式等其他形式的消聲器。

3.2 變電站噪聲治理措施

通過對(duì)該110kV戶內(nèi)變電站噪聲源及噪聲特性分析，制定了以下治理措施：

(1)拆除接地變及站用變室西南側(cè)墻壁上兩個(gè)防雨金屬百葉窗，加裝2個(gè)消聲器。

(2)拆除1號(hào)變壓器室西南側(cè)墻壁上4個(gè)金屬風(fēng)機(jī)雨罩，加裝4個(gè)消聲器。

(3)拆除1號(hào)變壓器散熱器室西南側(cè)墻壁上3個(gè)金屬風(fēng)機(jī)雨罩，加裝3個(gè)消聲器。

(4)拆除2號(hào)變壓器室西南側(cè)墻壁上4個(gè)金屬風(fēng)機(jī)雨罩，加裝4個(gè)消聲器。

(5)拆除2號(hào)變壓器散熱器室西南側(cè)墻壁上3個(gè)金屬風(fēng)機(jī)雨罩，加裝3個(gè)消聲器。

(6)拆除GIS室東南側(cè)墻壁上4個(gè)防雨金屬百葉窗，加裝4個(gè)消聲器。

(7)拆除GIS室東南側(cè)電纜層墻壁上3個(gè)防雨金屬百葉窗，加裝3個(gè)消聲器。

3.3 變電站噪聲治理具體實(shí)施方案

接地變及站用變室西南側(cè)墻壁上兩個(gè)壁式軸流風(fēng)機(jī)尺寸為55cm×55cm，功率為0.55kW，風(fēng)量為4500m3/h。1號(hào)及2號(hào)變壓器室及散熱器室墻壁頂部14臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)尺寸55cm×55cm，功率為3kW，風(fēng)量為11500m3/h。變電站東南側(cè)GIS室墻壁上安裝有7臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，功率為0.55kW，風(fēng)量為4500m3/h。消聲器通風(fēng)截面積需大于風(fēng)機(jī)截面積，不額外增加風(fēng)機(jī)阻力，通風(fēng)口面向墻壁，所有消聲器都帶防雨彎頭。3kW風(fēng)機(jī)消聲器及0.55kW風(fēng)機(jī)消聲器開口尺寸均為65cm×65cm。

工程總投資30.3萬元，其中設(shè)備材料費(fèi)23.5萬元，土建加固費(fèi)1萬元，施工費(fèi)0.8萬元，安裝費(fèi)5萬元。變電站噪聲治理照片如圖2～圖5所示。

圖2 主變室噪聲治理前后

圖3 GIS室噪聲治理前后

4 治理效果

該變電站噪聲治理工程完成后，檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)該變電站晝夜的噪聲進(jìn)行復(fù)測(cè)，測(cè)量時(shí)風(fēng)機(jī)全開，并與噪聲治理前的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，測(cè)量時(shí)間為2019年6月4日，環(huán)境溫度為晝31℃、夜24℃，濕度為66%，測(cè)量點(diǎn)位如圖1所示，測(cè)量結(jié)果如表1 所示。結(jié)果顯示，治理后的變電站西南、西北側(cè)廠界噪聲均滿足《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB12348-2008)1類標(biāo)準(zhǔn)，其中西南側(cè)噪聲治理效果尤為明顯，晝夜噪聲的削減量均達(dá)到了10dB(A)以上，幼兒園處夜間噪聲削減量達(dá)7dB(A)，也滿足《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096-2008)1類標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表1 變電站治理前后噪聲測(cè)量結(jié)果及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) dB(A)