新建变电站和换流站噪声控制技术

2014-04-02李铁楠胡胜陈绍艺吴晓文欧阳玲

湖南电力 2014年6期

关键词：噪声控制换流站变电站

李铁楠，胡胜，陈绍艺，吴晓文，欧阳玲

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

新建变电站和换流站噪声控制技术

Noise controlling technology in new substations and converter stations

李铁楠，胡胜，陈绍艺，吴晓文，欧阳玲

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

为了从根本上降低变电站 (换流站)噪声，文中设计了新建变电站 (换流站)噪声控制工作流程，从规划选址、设计方案选择与优化、设备选型、降噪措施以及噪声控制方案实施与验收等建设全过程对新建变电站 (换流站)的噪声控制技术进行研究。

变电站；换流站；噪声控制；工作流程

近年来电网噪声引起的投诉不断增多，已成为制约电网建设发展的重要因素。电网噪声中变电站(换流站)的噪声问题最为严重，在输变电工程建设之前必须予以考虑〔1－4〕。

文献〔5－6〕分析了换流站噪声源特性，在此基础上提出了较为合理的换流站布置方案，并且对降噪效果进行了分析；文献〔7－8〕分析了变电站噪声源并给出了针对各设备的噪声治理措施以及平面布置优化设计；文献〔9〕介绍了国内外变电站、换流站以及输电线路的噪声特点及治理情况；文献〔10〕分析了城区变电站噪声超标原因并给出了治理措施；文献〔11〕探讨了特高压直流换流站噪声治理方案，并提出了较为具体的控制措施。

以上文献虽然均给出了变电站 (换流站)的噪声控制方案，但变电站 (换流站)的噪声控制应该是涉及选址、方案设计与优化、设备选择等诸多方面的系统工程。文中从以上诸方面提出新建变电站 (换流站)的全过程噪声控制工作流程。

1 噪声控制工作流程设计

在变电站 (换流站)建设之前，应进行可行性研究与环境影响评价。在此阶段，首先应根据地形与声环境功能区要求合理规划站址。站址确定后，再综合考虑地理位置、负荷、进出线条件等基础上优化站内设备的布局方式。在经济可行的条件下尽可能选择低噪声设备，确定技术参数后严格执行设备验收监督。采取上述措施后，如果仍存在噪声排放超标情况，应考虑必要的隔声、消声等降噪措施，严格控制降噪方案的实施与验收。

2 规划选址

变电站 (换流站)规划选址应尽可能利用当地地形条件，避开声环境质量要求较高的区域。

根据GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》及 GB3096—2008《声环境质量标准》的相关规定，声环境功能区不同，声环境质量标准限值和厂界环境噪声排放标准限值存在较大差异。因此，为了减少变电站 (换流站)对周边声环境的影响并降低发生纠纷的风险，应尽量将变电站 (换流站)布置在2—4类声环境功能区。具体而言，城市变电站 (换流站)应布置在城市工业区、仓储物流区或交通干线两侧一定距离之内，并且远离商业、医疗、居住以及教育等声环境质量要求较高的区域；位于乡村的变电站 (换流站)在选址时，应选择交通干线、等级公路两侧区域或者仓储集中区、乡村工业、集镇边缘。此外，在进行乡村变电站 (换流站)选址时，可与当地环保部门协商确定应执行的声环境功能区类别及声环境质量标准。

由于平原地区较为空旷，障碍物较少，因此噪声在传播的过程中衰减小，影响范围大。可以将变电站 (换流站)布置在山地或丘陵地带，充分利用障碍物对声音的吸收、反射及散射作用，使声能量消耗在传播过程中。另外，根据风向布置也可在一定程度上降低变电站 (换流站)噪声的影响。

3 设计方案选择及优化

3.1 变电站设计方案选择及优化

1)0类或1类地区

0类地区或1类地区的变电站宜采用全户内布置的方式，而且主变压器的本体应与散热器分开布置，并对所选设备的噪声水平进行严格要求。此外，根据变电站现场情况确定其具体建筑形式。

具体设计时应首先考虑独立建筑全户内式变电站，如果变电站站址位于人口较为密集的商圈、住宅区中心，且场地条件不允许时，可以将变电站与楼层较高的建筑合建。在需考虑景观协调的某些特殊场合，如公园、广场以及绿化带等，可将变电站布置在地下。

2)2类区

2类区变电站的布置方式可以选择全户内式和半户内式2种，而且应优先选择前者。

当变电站附近没有环境敏感目标，或者目标距离较远且不是高层居民住宅时，可考虑半户内式布置方式，并尽量科学利用变电站站内部建筑作为屏障阻挡主变压器的噪声。当变电站围墙外一定距离内存在敏感建筑物，或者墙外有高层民宅时，则应参考现场具体条件选择建筑方式，如户内式、全/半地下式、以及与其它建筑合建方式等。

3)3类及以上地区

3类及以上地区变电站的设计方案不作特别限定，可视具体情况选择。在初步确定变电站的设计方案与主要设备参数后，为了判断站界噪声是否达标，应根据方案进行噪声预测。若不达标，则在不改变进出线方式的条件下，优先考虑改进变电站建筑结构、设备布置方式以及整体布局。

①主变、电抗器布置在户外时，为了降低排放噪声，应将其布置在站址中央，利用变电站内建筑物阻挡部分噪声。

②全户内式变电站的主要噪声源及其进出风口应远离噪声敏感目标，尽量布置在噪声控制标准较为宽松的一侧。

③为了减少风机数量，应尽可能考虑自然通风方式。同时尽量采用分散的局部通风方式，有利于降低单台风机的功率及噪声水平。

④为了减少向外传播的噪声，主变室的检修大门尽量不采用全开全关式，同时尽量避免安装采光窗户。

图1为采用Soundplan计算软件分别计算户外和全户内2种布置方式在主变声压级为70 dB(A)时离地2.6m(高出围墙)的噪声分布。如图1所示，采用全户内布置方式比采用户外布置方式可有效降低变电站噪声排放强度和影响范围。

3.2 换流站设计方案选择及优化

同变电站的设计方案选择一样，换流站站址确定后，设计方案的选择应综合考虑换流站的方位、负荷条件、环境保护要求、进出线情况等。初步方案设计与设备选择可参考国家电网公司换流站典型设计。

换流站的总平面布置应合理布置站内设施和建筑物以阻挡噪声传播。可以将换流变、高端阀厅、低端阀厅和控制楼布置在站中心。换流变和交流滤波器分开布置，而交流滤波电容器则采用双塔形式。备品备件库、综合楼、综合消防泵房以及警卫室等建筑布置在围墙处以降低噪声向站外传播。综合楼由办公区和住宿区构成，其中办公区可以布置在换流变与住宿区之间，以减小换流变噪声对站内工作人员生活的影响。

韩辉等研究了采用2种不同方案布置时±800 kV换流站的噪声分布情况〔5〕。在方案1中，阀厅和换流变呈一字形布置，换流变等噪声较高的设备产生的噪声，除阀厅背侧直流场方向外，其它传播方向未受到高大建筑物的阻碍，噪声传播较远。在方案2中，阀厅与换流变采用面对面的布置方式，该方式下噪声传播受到阀厅与主控楼等的阻碍，噪声主要在面对面的阀厅之间反射传播，因此噪声传播距离较近。

4 噪声源设备选择、监督及验收

4.1 低噪声设备的选择

新建变电站 (换流站)应严格把握其内部设备的噪声水平，在经济、技术可行的条件下，选择噪声较低的设备。各主要设备的噪声限值可根据变电站 (换流站)的设计方案以及站址所处的声功能区的要求，通过噪声分析确定。

1)换流变压器

换流变压器是换流站内的主要噪声源，可以从以下几个方面进行降噪:①可采用降低磁致伸缩的材料，能够将噪声降低4～5 dB(A)。②减小铁芯磁通密度。磁通密度减小0.1 T，噪声值可下降2～3 dB(A)，但变压器造价随之增大，经济性较差。③改进铁芯设计与减小铁芯间接缝的尺寸。多级接缝结构铁芯比两级接缝铁芯的空载噪声低4～5 dB (A)。④降低或避免加工和生产硅钢片过程中的机械冲击。⑤将环氧胶或聚酯胶涂在铁芯端面上，一方面增大了铁芯表面张力约束，另一方面降低了铁芯的磁致伸缩量，从而降低变压器噪声。

2)平波电抗器

采用以下方式降噪:调整结构尺寸、调整共振频率、增加导体质量；使用双层横截面，可增加绕组重量，最高可降低电抗器噪声约6 dB(A)。

3)冷却系统

应选用低噪声的冷却装置。用多台新型、中等流量的低噪声风扇代替大功率风扇的优点包括:①能达到较为均匀的冷却效果。② 冷却系统的可靠性得到提高。③ 总风量不变的条件下，电机功率仅为大流量风扇的70%～75%，噪声降低了2～3 dB (A)。

4)交直流滤波器

为了减小振动，能够采取的措施包括:① 提高串联电容器的数量。②提高电容器外壳的刚度，同时还要考虑避开电容器的共振频率。

5)通风风机

在考虑自然对流换热方式的前提下，根据正常通风散热量优先选择大尺寸、低转速、低噪声风机，或者采用多个功率适中、噪声较低的风机以降低噪声水平，并且优先考虑温控启停方式。

通风风机应满足HJ/T384—2007《环境保护产品技术要求一般用途低噪声轴流通风机》的要求:低噪声轴流通风机在风机样本规定的使用工况范围内测出的噪声级不大于80 dB(A)；低噪声轴流通风机在最佳效率工况点的A声级不大于26dB。

图2为采用Soundplan计算软件分别计算110 kV户外变电站在主变声压级为70 dB(A)，65 dB (A)，60 dB(A)时离地2.6m(高出围墙)的噪声分布。从图2可知，在变电站布置方式相同的条件下，随着主变压器的噪声值的减小，变电站排放噪声也显著减小。因此在设计方案确定后，必须选用适当的低噪声设备来控制变电站噪声的排放。

4.2 噪声源设备招投标技术参数监督

在设备招标技术规范中应明确设备噪声要求。对于噪声允许值低于国家电网公司通用设备技术规范要求的设备，应随招标技术规范提供由环评单位出具的设备噪声限值文件。

4.3 噪声源设备的验收监督

应加强对变电站 (换流站)内主要噪声源设备如主变压器、换流变压器、电抗器、通风机等的出厂验收工作。出厂验收时，应在验收人员见证下进行噪声测试，测试数据在出厂试验报告和验收纪要中如实记录。测试值不满足技术协议要求的，应整改合格后出厂。

现场测试应在变电站投产后进行，测试内容包括设备噪声和站界噪声。业主项目部负责现场测试组织协调。现场实测设备噪声超过技术协议规定值的，由业主项目部在《设备投运单》进行说明，物资供应公司按照合同条款执行。