市区变电站噪声及降噪措施设计

赵小宾

(广东电网公司汕头供电局，广东 汕头 515041)



市区变电站噪声及降噪措施设计

赵小宾

(广东电网公司汕头供电局，广东 汕头 515041)

文章分析了市区110kV户外变电站噪声产生原因，提出了建筑防噪、选择降噪材料等防治措施。

市区变电站；噪声；降噪控制

0 引 言

目前汕头市区内共有20座110kV变电站，其中大部分变电站坐落在居民区内，变电站的围墙毗邻居民楼，距离居民住宅等噪声敏感目标较近，由于敞开式变电站的变压器主要安装在户外，变压器产生噪声极易对居民的生活和身体健康造成影响。应当予以治理。

本次降噪选取对象是汕头市的110kV长厦变电站，目前有3台40MVA变压器运行。站内变压器所处位置的北侧为电气综合楼主体；东、西侧为敞开式防火墙；围墙南侧是刚建成的高层住宅区及酒店楼盘，北侧是小高层住宅。噪声敏感点(居民投诉的集中片区)主要是位于站外南、北侧两侧的住宅小区居民楼，小区距离站区围墙仅约40m，临近的3～9楼居民单元的低频噪音明显，在夜间尤为突出。

1 小区内变电站的主要噪声源及其特性

1.1 变电站主要噪声源

本变电站的3台主变压器设备为户外布置，由敞开式防火墙隔开，#1、#2主变冷却方式为自然油循环强迫风冷，#3主变冷却方式为自然油循环空气自冷，每个主变室的顶部及立面为主要噪声传播途径，通过对站内噪声进行现场测量及分析。主要噪声来源为：①主变压器运行噪音，是由变压器的本体噪声(电磁噪声)和冷却装置的噪声等声源叠加产生，噪声水平在65dB(A)-88dB(A)。其中本体噪声是由于构成铁心的硅钢片在交变磁场的作下，会发生微小的变化即磁致伸缩，磁致伸缩使铁心随励磁频率的变化做周期性振动，通过基座连接和基础传递给箱体和附件激励周围空气而产生的；变压器本体的噪声是由2倍电源频率为基频的噪声和频率为基频整数倍的低频噪声所构成的，变压器铁心噪声的频谱范围在100～500Hz。另外，冷却系统的噪声是由风扇的空气动力噪声和油泵的振动噪声组成的，冷却装置噪声属中高频噪声，对噪声值贡献最大的频率为1kHz和2kHz。②主变压器运行产生的震动通过楼板、地基等向外传播的固定噪声。③电气综合楼的主变侧排风机产生的空气动力噪声。由于通过震动形成的固定噪声源存在噪声分贝低，噪声量小的特点，对周边环境的影响比较小，因此，小区内变电站的主要噪声源是来自主变压器运行噪音，其次为排风机产生的空气动力噪声。

变压器产生的低频噪音在传播时，当声波遇到墙面、屋面、地面后被反射回来，反射声波再遇到壁面后再次反射，变压器辐射的直达声波和一次反射声波、二次反射声波、N 次反射声波相互叠加，使噪声大大增强。

1.2 变压器噪音强度及传播特性

通过对站内3台主变压器的噪声级进行实测，获得了主变压器4个侧面的噪声数据，具体如表1所列。

表1 变电站实测噪声级

从测得的数据可知，变压器4个箱壁产生的噪声级强度接近相同，并向外辐射。由于设备带电运行，鉴于安全考虑，无法对变压器箱顶顶面进行噪声实测，依据变压器噪声的产生机理，变压器箱顶顶面也会产生噪声，但由于变压器的箱顶部分装设了高低压套管、油箱等装置和其他元部件，相对于4个侧面，箱顶的刚度较大，向外辐射的噪声级相对较低。由此可知，变压器的箱壁和箱顶均会产生低频噪声，并向外辐射。

1.3 变电站噪声污染情况及治理目标

本变电站在早期建设时，周边尚无居民楼等敏感目标，但随着城市的不断发展，变电站前后区域逐渐被开发成居民区，从而导致变电站与居民楼相距较近的现状，加上本站属于敞开式变电站，低频噪声毫无遮挡地向外传播，辐射面积大，传播距离远。在这些噪声特性下，不仅会影响变电站厂界处的噪声达标，还可能会对厂界外的居民等噪声敏感目标产生影响。

参考《声环境质量标准》(GB3096-2008)所列环境噪声限值如表2所列，再按照2010年汕头市政府颁布的《关于颁布汕头市声环境功能区划的通知》划分，本站属于4a类区，标准值为：昼间≤70dB(A)，夜间≤55dB(A)。从本站实测的噪声数据可看出，本站的电磁噪声都已接近噪声标准限值，甚至超过了限值，在这种情况下，极易产生环境噪声矛盾。

表3 工业企业厂界环境噪声排放标准 dB(A)

通过降噪措施，目标是使本站的电磁噪声噪声级达到《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)给出的如表3所列。其2类标准：即昼间≤60dB(A)，夜间≤50dB(A)。

2 变电站噪声控制措施

2.1 噪声控制措施设计基本原则

(1)要求。满足站内带电设备安全运行要求及防止周边小区高空坠落物安全隐患要求，还需满足主变压器后期停运检修、维护要求，兼顾需更换主变所需大尺寸门户要求。

(2)主变。针对噪声源及噪声敏感点进行治理，处理好主变的低频噪音。

(3)台风。结合汕头地区的地理位置特殊性，临海地域会有台风等恶劣天气的影响，对土建基础的要求应考虑台风等恶劣天气对其所产生风载荷。

(4)防火性能好。结构设计及材料选择应满足变电站的防火要求。

结合以上原则，本变电站噪声治理主要是针对变压器的低频噪声，采取“隔声和吸声”相结合的治理方案。

2.2 噪声控制措施设计

(1)降噪设计。低频噪声治理手段主要是采取吸隔声措施，即声屏障措施如图1所示，一般是在变压器的一侧或多侧形成半封闭声屏障。声屏障由钢立柱和隔声吸声屏体组成。钢立柱采用可拆卸式和可重复利用H型钢结构，由柱、横梁等构件组成，隔声吸声屏体如图2所示，由吸隔声模块构成，具备隔声和吸声功能，屏体的外侧由隔声板构成，内侧装设了吸声结构，吸声结构的主要作用是吸收变压器部分声能量，降低向外辐射声功率，提高实际降噪效果。

本变电站的设计是采用钢结构框架和隔声吸声墙体，形成半封闭的整体降噪空间。具体为：①主变压器东、西两侧。主变原东、西侧建筑了敞开式防火墙，因防火墙基础按浅基础设计，不能满足作为噪音屏障部分的要求，需进行拆除，并在安全距离以外的东、西两侧修筑轻钢结构吸隔声模块墙体，与屋顶进行接合。②主变压器南侧。主变压器南侧为住宅小区，通过在#1-#3主变器安全距离以外的南侧修筑轻钢结构隔声吸声屏体如图2所示，将#1-#3主变与南侧住宅区进行隔离，从而减少噪声向敏感点的辐射。另外，在墙体上装设两扇加厚型拆装式通风消音门，由檀条、吸隔声模块、采光窗及钢通风百叶窗组成，用于#1-#3主变的日常检修、维护。③主变压器顶层。主变压器顶层采用透风天窗设计，通过铺设夹芯钢板与北侧的电气综合楼体搭接，并朝南、北方向配置通风换热天窗，同时解决主变北侧噪音治理问题。

(2)通风设计。3台主变安装声屏障设施后，形成半封闭空间，主变在运行时会产生热量，为确保空间内的最大散热量，在通风设计中，分别在进风和排风两方面进行优化。进风设计方面，在南侧隔声吸声屏体2m以下布置专用进风口，并采用进风消声器进行吸声，在确保空气流通的同时，减少声波向外辐射。排风设计方面，在主变压器顶层朝向西侧布置通风换热天窗，并在主变南侧的吸隔声墙体与屋顶布置缺口，使得热空气的能够自然向外流动，实现冷热空气的置换，确保主变运行安全。

(3)基础设计。鉴于汕头地区为沿海地带，受到台风季节的影响天数多，降噪建筑物对土建基础的要求，不仅要考虑自身重量，更要考虑台风等恶劣天气对主变室立面消音大门等受风面积较大的建、构筑物产生巨大风载荷，因此必须要做好稳固的框架及底部基础。

总体上按先土建工程后钢结构工程，先钢结构安装后吸隔声模块安装的顺序进行，并通过设置地梁和正面立柱，利用预埋铁件将拆装式通风消声门与整个框架紧密连接，确保整个降噪工程建筑的安全性。

2.3 降噪工程实施方案

本次降噪对象属于已投产变电站主变改造及降噪处理工程，由于地处市区繁华片段，在用电高峰期，3台主变的负载率都偏高，无法通过负荷转移，将3台主变同停进行改造，须分阶段地逐台对3台主变实施改造，这也加大了降噪施工难度，施工过程只能采取停1台、运行2台进行运行管理(运行中的其中1台必须做好防护措施，确保能及时停、送电)，这也是市区变电站在进行降噪处理工程普遍遇到的问题。为确保设备安全运行和供电可靠的前提下进行降噪处理，则需要对施工和设备停电进行合理安排，主要实施方案如下：首先应对中间主变压器(#2主变)进行停运，对#2主变进行安全防护，采用氟硅橡胶导线护套材料对引至主变的导线全包裹起来，必要时可恢复送电，避免全过程停电，其次结合负荷转移分段改造，将#1、#3主变依次停运进行改造，当改造过程，涉及到#1、#2主变之间部分的改造，则需将#2主变进行短时停电配合改造，具体安排如表4所列。

表4 主变降噪改造内容及停电顺序表

#1主变改造完成后，将#3主变负荷转移至#1主变，按上表顺序对#3主变进行停运改造，最后对#2主变设备间进行改造。

3 结束语

随着城市人口的日益增加，土地资源的匮乏，使得变电站周边区域逐渐被开发成居民区的可能性越来越大。变电站产生的噪声污染对周边环境的噪声影响已日益明显，新投运的变电站或已在运行中的变电站，应针对噪声污染情况，结合变电站结构及周边环境等实际情况，采取合适的噪声控制措施，以满足周边环境噪声标准要求。

[1] 郑 玥.变电站噪声人体主观感受及其声调调控方法研究[D].浙江大学，2009.

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[4] 周卫国.谈小区内全户内变电站的噪声防治设计措施[J].山西建筑，2013，(34)：202-204.

(责任编辑 陈化钢)

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

赵小宾(1984- )，男，广东汕头人，工程师，主要从事变电运行工作。

10.3969/j.issn.1671-6221.2015.04.018

X5

A

1671-6221(2015)04-0055-04