變電站噪聲超標(biāo)的影響及治理探討

劉寅 王靜娟

摘要：為了解決聲環(huán)境功能區(qū)區(qū)劃升級后變電站廠界噪聲未達(dá)標(biāo)問題，筆者根據(jù)變電站噪聲治理前噪聲檢測數(shù)據(jù)，分析了戶外變電站背景噪聲、站內(nèi)噪聲、廠界噪聲存在超標(biāo)問題的原因，提出了采用吸隔聲屏障來控制噪聲傳播途徑的降噪方法。實踐應(yīng)用表明：戶外變電站加裝隔聲屏障后，變電站廠界噪聲平均降噪量可達(dá)到 7 dB（A），低于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的環(huán)境噪聲限值。

關(guān)鍵詞：變電站;噪聲超標(biāo);

目前，隨著城市建設(shè)工程的不斷加快，城市區(qū)域的供電需求不斷增加，110 kV、220 kV 以及500 kV 高壓輸變電工程已深入到人口密集的城市中心地區(qū)，然而變電站卻被各類建筑物所包圍，出現(xiàn)了變電站廠界噪聲超標(biāo)的現(xiàn)象，對周圍居民生活影響很大，不斷發(fā)生居民投訴事件。對此，本文根據(jù)吸隔聲原理，分析了某110 kV 戶外變電站站內(nèi)、周界晝間、夜間噪聲檢測數(shù)據(jù)，提出了采用吸隔聲屏障控制噪聲傳播途徑的變電站周界噪聲治理方案，設(shè)計了吸隔聲屏障，并應(yīng)用于變電站噪聲治理。經(jīng)測試，吸隔聲屏障治理變電站周界噪聲效果良好，平均降噪量達(dá)到 7 dB（A）。

1 變電站噪聲來源分析

變壓器噪聲包括本體噪聲和冷卻裝置噪聲。本體噪聲主要由鐵芯硅鋼片磁致伸縮及繞組電磁力引起的振動而產(chǎn)生，并通過鐵芯墊腳和絕緣介質(zhì)傳遞給箱體和附件。由于電源頻率周期是磁致伸縮變化周期的兩倍，所以磁致伸縮引起的變壓器振動主要也是 100Hz 的整數(shù)倍。另外，變壓器繞組噪聲是當(dāng)通電線圈導(dǎo)線處于雜散磁場時，線圈導(dǎo)線或線圈間電磁力引起的振動產(chǎn)生的噪聲。在正弦負(fù)載電流下，線圈噪音幾乎都是由兩倍電源頻率（50Hz）組成。變壓器冷卻裝置噪聲主要由循環(huán)冷卻泵、散熱風(fēng)扇所產(chǎn)生。在夏季用電高峰期，變壓器的潛油泵和冷卻風(fēng)扇在運行過程中產(chǎn)生的噪聲尤其明顯。

電容器和電抗器在運行過程中也會產(chǎn)生噪聲。電抗器噪聲主要由繞組振動、磁致伸縮產(chǎn)生，與變壓器本體噪聲產(chǎn)生原理及頻率特性基本相同。電容器噪聲是由電容器單元介質(zhì)內(nèi)電極間產(chǎn)生的電場力及電磁力引起元件振動而產(chǎn)生。

變電站通風(fēng)散熱一般由空調(diào)或者排風(fēng)扇完成，用于開關(guān)室、GIS 設(shè)備室或者變壓器室散熱。散熱風(fēng)扇一般安裝在建筑物外墻體上，離變電站圍墻近且安裝高度較高，因此風(fēng)扇產(chǎn)生的噪聲容易對變電站附近居民區(qū)產(chǎn)生較大影響。所以散熱系統(tǒng)噪聲成為了夏季變電站噪聲擾民投訴的主要原因之一。電暈噪聲是由于變電站內(nèi)帶電導(dǎo)體、金具表面的高強度電場使周圍的空氣發(fā)生游離放電而引起的可聽噪聲，其噪聲值相對較低。

2 噪聲超標(biāo)原因分析

2.1 噪聲聲源過大

變電站噪聲源源強隨電壓等級的升高而增大。若變電站在設(shè)計過程中未考慮采用低噪聲設(shè)備，會導(dǎo)致變電站主變壓器、電抗器等電氣設(shè)備噪聲較大。另外，部分年代久遠(yuǎn)的變電站由于設(shè)備老化等原因其運行噪聲顯著大于同類型的新建變電站。

2.2 變電站類型或平面布置不合理

變電站主要有全戶外布置、全戶內(nèi)布置和半戶內(nèi)布置三種形式。戶內(nèi)型變電站的主變、配電裝置均布置于室內(nèi);半戶內(nèi)型變電站的主變位于室外，配電裝置布置于室內(nèi);戶外型變電站的主變及配電裝置均布置于室外。若在人口密集或?qū)υ肼暶舾械貐^(qū)布置全戶外或者半戶內(nèi)變電站，那么變電站噪聲可能超標(biāo)。若變電站的主要噪聲源布置在靠近廠界圍墻處，則該側(cè)廠界附近可能存在噪聲超標(biāo)問題。

2.3 變電站周圍功能區(qū)劃

變電站噪聲是否超標(biāo)，還與廠界和周邊的聲環(huán)境功能區(qū)劃有關(guān)。有的可能是由于聲功能區(qū)劃的調(diào)整，使得原本符合噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)的變電站變成了超標(biāo)排放?？偟膩碚f，變電站所在區(qū)域的聲環(huán)境質(zhì)量要求越高，對變電站噪聲排放的控制越嚴(yán)格。

3 變電站噪聲控制及治理措施

變電站的噪聲控制需要從項目前期開始，貫穿項目全過程。在項目前期，應(yīng)合理選擇站址，盡可能遠(yuǎn)離環(huán)境敏感點，盡量利用原始地形、地物設(shè)置天然屏障，降低對周邊環(huán)境的影響。 同時，站址要符合所在區(qū)域城鄉(xiāng)總體規(guī)劃的要求，重點需要確認(rèn)站址所處的聲環(huán)境功能區(qū)類別及噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)。再者，在變電站設(shè)計階段，建設(shè)方案考慮站址所處聲環(huán)境功能區(qū)和周圍噪聲敏感建筑物的噪聲控制要求。0 類、城區(qū) 1 類聲環(huán)境功能區(qū)宜采用全戶內(nèi)布置方式。鄉(xiāng)村地區(qū)的 1 類聲環(huán)境功能區(qū)、2 類及以上聲環(huán)境功能區(qū)可根據(jù)周圍噪聲敏感建筑物的分布情況選擇變電站布置方式。另外，平面布置設(shè)計應(yīng)結(jié)合遠(yuǎn)景規(guī)劃，戶外變將主變布置在站址中央或遠(yuǎn)離環(huán)境敏感建筑物的位置，充分利用建筑物及地形對主變噪聲的阻擋作用，電抗器布置在遠(yuǎn)離環(huán)境敏感建筑物或臨近聲環(huán)境質(zhì)量要求較低一側(cè)。

3.1 噪聲源控制

在條件許可的情況下，優(yōu)化主變選型，采用新工藝、新技術(shù)、新材料、新設(shè)備等措施，從聲源上降低噪聲，如采用高導(dǎo)磁硅鋼片、改進(jìn)疊裝工藝;嚴(yán)格控制鐵芯尺寸;在鐵心和油箱之間增加減振層等。對于冷卻系統(tǒng)噪聲，盡量采用自冷式散熱變壓器，選擇強迫油循環(huán)式風(fēng)冷變壓器，或者選取無噪音風(fēng)扇等方式降低冷卻系統(tǒng)噪聲。

3.2 傳播途徑控制

隔聲措施

隔聲降噪措施是目前變電站最為有效的降噪措施，主要適用于露天變電站噪聲的處理，需綜合考慮噪聲的頻譜特性、污染程度以及敏感目標(biāo)位置，主要包括隔聲屏障、隔聲間、隔聲罩、隔聲門窗等，其降噪效果不僅取決于隔聲材料的隔音量，還取決于其密封性。一般來說，普通的門窗可用隔聲門、隔聲窗代替;隔聲間、隔聲罩可將噪聲源封閉在一個較小的空間;隔聲板可用于堵住孔洞;隔聲屏障可阻斷聲源與接收點之間聲波的直線傳播;隔聲墻可用于修筑設(shè)備間和防火墻。

隔聲屏障有直立型、折板型、彎曲型、半封閉或全封閉型等。隔聲屏障的設(shè)置應(yīng)靠近聲源、敏感建筑物或可利用的土坡、堤壩等障礙物。變電站周圍噪聲敏感點多且分布零散，隔聲屏障設(shè)置宜靠近變壓器（電抗器）一側(cè)。周圍噪聲敏感點集中，離變電站廠界較近，位置較低時，可將聲屏障設(shè)置在靠近敏感點的廠界附近。隔聲屏障一般可取得 10～20dB 的降噪效果。對于高頻噪聲，隔聲屏障的降噪量相對較高。隔聲間從用途來看，可分為兩類：一類是防止房間內(nèi)設(shè)備噪聲對外界產(chǎn)生影響，如戶內(nèi)變壓器室等;二是防止外界噪聲對房間內(nèi)的影響，如值班室、休息室等。隔聲間的降噪量在 20～50dB。隔聲間盡量減少門、窗，必須設(shè)置時應(yīng)采用隔聲門、窗，并采取密封措施，需通風(fēng)散熱時進(jìn)出風(fēng)口應(yīng)做消聲處理。

隔聲罩分為全封閉和局部封閉兩類，隔聲量一般為 10～30dB，它對低頻降噪效果較差。隔聲罩應(yīng)減少開孔和縫隙，使噪聲泄露面積盡量少。當(dāng)泄露面積占 10%、1%、0.1%的隔聲罩，其最大隔聲量分別為 10dB、20dB、30dB。隔聲罩內(nèi)壁面和設(shè)備間應(yīng)留有較大的空間，通常應(yīng)留設(shè)備所占空間的 1/3 以上。為保證隔聲效果，隔聲罩各內(nèi)壁與設(shè)備的空間距離，不得小于 100mm，且應(yīng)滿足安全運行要求。

4 結(jié)語

本文根據(jù)吸隔聲原理提出的采用吸隔聲屏障控制噪聲傳播途徑的變電站周界噪聲治理方案，并應(yīng)用于戶外變電站噪聲治理。實踐證明，吸隔聲屏障是治理戶外變電站廠界噪聲極為有效的措施，平均降噪量可達(dá)到 7 dB（A）以上，具有很大的推廣意義。

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