变电站噪声对环境的影响与防治措施

吕敬友,黄 玉,池爱平,陶雷行,陈 震

(1.华东电力试验研究院有限公司,上海 200437;2.上海市电力公司,上海 200122)

0 引言

随着越来越多变电站在居民住宅区的建设,变电站运行时噪声扰民引起的纠纷、投诉事件逐年增多,在一些地区已发展到制约电网的建设。

为了建设环境友好型城市,选择了上海市电力公司目前具有代表性的变电站进行噪声检测。其中500 kV 6座,220 kV 18座,110 kV 16座, 35 kV 26座。通过噪声检测与试验,初步掌握了各类变电站的噪声水平和特征,为治理变电站的噪声和新建变电站的选型、选址提供依据。

1 变电站噪声源

变电站的噪声主要来自本体和辅助设备。

1)本体的噪声 主要来自变压器运行时产生的电磁噪声。磁致伸缩引起的铁心振动,使铁心随着励磁电流50 Hz的变化而周期性地振动,发出噪声。另外,负载电流产生的漏磁,引起绕组、油箱壁的振动,产生的噪声以波的形式向四周传播。

2)辅助设备的噪声 主要来自冷却风机、油泵运行时,以及连接部位转动时的振动产生的噪声。

变压器本体振动有时也可能通过变压器油管、接头及其装配零件等传递给冷却器,加剧其振动,加大其辐射的噪声。

2 变电站噪声对环境的影响

2.1 变电站噪声分析

2.1.1500 kV变电站

500 kV变电站6座共有18台变压器,均为露天布置。6座变电站均在郊区,站区面积大,站界距离远,周围基本上没有居民区。主变噪声值在67.6～84.1 dB(A)之间。噪声值在70～80 dB (A)的有15台,占83.3%。说明该等级主变的噪声值大多在这一范围。高噪声不但来自主变,而且与冷却装置有关。该类主变基本上采用强油风冷方式,循环油泵和冷却风扇在运行时发出很强的噪声,提高了噪声强度。各等级主变噪声水平百分比见图1。

图1 各等级主变噪声水平分布

根据现场情况,所测试的变电站站界可按照GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》III类标准执行,即昼间和夜间标准阈值分别为65 dB(A)和55 dB(A)。测试结果表明:6座500 kV变电站昼间站界噪声基本达标;夜间58个测点有6点超标,最高达到68.8 dB(A)。

2.1.2220 kV变电站

220 kV变电站18座共有49台变压器,其中的12座露天布置,6座室内布置。主变噪声值在53.9～82.5 dB(A)之间,比500 kV主变噪声有所降低。噪声最高的为82.5 dB(A),主要原因是采用油水水空冷却,本身噪声较高,后因故障,拆装后噪声值升高。噪声值在65～75 dB(A)的有26台,占53.1%。站界124个测点昼间只有4个测点超过Ⅲ类标准限值;夜间有39个测点超标,近1/3测点超过夜间Ⅲ类标准限值,最高的为67.7 dB(A)。有5个变电站夜间全部测点超标,主要原因是这些变电站站界较近,冷却方式一般为强油风冷,风扇噪声较大。

2.1.3110 kV变电站

110 kV变电站16座共有33台变压器,室内和露天布置均为8座。主变噪声值在55.3～76.1 dB(A)之间,冷却方式主要是油浸自冷和油浸风冷,冷却装置产生的噪声相对较低。噪声值在60～70 dB(A)的有21台,占63.6%。

站界76个测点昼间有3座变电站共7个测点超过Ⅲ类标准限值;夜间有26个测点超标,近1/3测点超过夜间Ⅲ类标准限值。

2.1.435 kV变电站

35 kV变电站27座共有55台变压器,4座露天,23座室内布置。冷却方式基本上采用油浸自冷。噪声值在55.3～76.1 dB(A)之间。噪声值在70 dB(A)以下的有44台,占80.1%。由此可见35 kV主变噪声要比其他等级低得多,主要是变压器本身噪声低,而油浸自冷方式的噪声也较低。站界118个测点有7座变电站各有1个测点超过昼间Ⅲ类标准限值;夜间有26个测点超标,占22%。

从测试结果来看,每一等级的主变平均噪声值相差5 dB(A)左右,如220 kV主变比500 kV约低5 dB(A);站界噪声夜间超标率大大高于昼间,其原因是大部分变电站周围没有其它噪声源,外界影响主要是交通噪声。由于昼、夜噪声标准相差10 dB(A),而主变本身噪声昼、夜的差异不大,使得部分变电站测点昼间达标而夜间超标; 220 kV,110 kV和35 kV三个等级主变噪声在65～70 dB(A)之间比例最大,但220 kV噪声次峰值上移,而110 kV、35 kV噪声次峰值下移。

2.2 主变噪声频谱分析

各种等级变电站噪声频谱基本类同,这里仅举500 kV和220 kV三家变电站进行频谱分析,如图2和图3所示。

图2500 kV A、B变电站主变噪声频谱

图3220 kV C变电站主变噪声频谱

由于500 kV主变均采用强油风冷,所以总的噪声是主变噪声和冷却装置噪声的叠加。图2频谱显示:频率在800 Hz附近主变噪声值逐渐降低,说明变电站噪声主要是低频噪声;噪声的峰值分别为50 Hz、100 Hz、250 Hz、400～500H z频率附近,其中以400～500Hz频率附近噪声值为最大。

220 kV主变噪声频谱在 30 H z,63 H z, 100 H z,160 H z,315 Hz和400 Hz等处出现峰值,以后噪声值呈下降趋势,说明220 kV主变也是以低频噪声为主。

2.3 冷却风扇对噪声的影响

选择了A 1至A 3三家35 kV变电站进行冷却风扇对噪声的影响试验,结果见表1。

表1 冷却风扇对噪声的影响 dB(A)

由表1可知,冷却风扇对噪声的作用较大。

2.4 噪声衰减特性

500 kV噪声衰减特性测试选择B1至B3三家变电站,噪声衰减特性见表2。

表2500 kV变电站噪声衰减特性 dB(A)

检测结果表明:500 kV主变噪声低于74 dB (A)时,达到夜间II类50 dB(A)标准限值的距离在110m左右。

220 kV和35 kV变电站噪声衰减特性见表3。C1至C2二家220 kV变电站为露天,一家35 kV变电站为室内,由表3可知:220 kV室外布置的变电站噪声衰减较快,35 kV室内布置的变电站噪声衰减较慢。

表3220 kV、35 kV变电站噪声衰减特性 dB(A)

3 变电站降噪措施

1)对露天变电站采用隔声屏,封闭、半封闭等措施。选用油浸自冷冷却方式,避免风机和循环泵的噪声。由于变电站主要是低频噪声,宜选择吸收低频噪声作用强的吸音材料。

2)在主变底部垫减振橡胶垫,使刚性连接变为有缓冲垫料的连接,减少固定振动,可降噪声2～3 dB(A)。

3)内墙贴泡沫玻璃吸声砖。吸声材料可选离心玻璃棉或岩棉,它们的传热系数很小,是很好的保温材料。如果变压器室内自然通风条件不富裕,在高温季节要注意主变的安全运行。

4)变压器加装吸声板。在主变本体与散热器之间加装吸声板。吸声板填充100 mm厚岩棉,中间夹一层阻尼钢板,穿孔钢板护面。

5)将变压器室大门改为隔声门,隔声门框架采用冷轧钢板折弯制作,隔声门外侧用铝板,内侧涂减振阻尼,内衬离心玻璃棉板。

6)将变压器室自然通风窗改为消声百叶窗。百叶窗表面贴吸声材料。

4 结语

通过对上海地区66家不同等级变电站的现场噪声测试,得出以下结论:

1)500 kV变电站6家18台主变噪声值在67.6～84.1 dB(A)之间。其中70～80 dB(A)占83.3%;220 kV、110 kV和35 kV变电站的主变噪声值在60～75 dB(A)之间,分别占测试主变台数的69.4%,78.8%和70.9%。

2)站界噪声昼间基本上达到GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》III类65 dB(A)的标准限值;夜间有1/4～1/3个测点超过III类55 dB(A)的准标限值。

3)主变噪声频谱峰值主要在 50 H z, 100 H z,200H z,315 Hz,400 H z和630 H z附近,大部分在315～500 Hz频率附近有较大特征峰。说明变电站噪声主要是低频噪声。

4)离噪声源主变50 m内噪声衰减较快,以后逐渐变慢,这是低频噪声传播距离较远的原因;噪声低于75 dB(A)的主变,达到夜间II类50 dB (A)标准限值的距离在110 m左右。

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