110 kV半户内变电站噪声治理技术研究

欧阳玲，周建飞，唐奇，曾惠芳

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

110 kV半户内变电站噪声治理技术研究

欧阳玲，周建飞，唐奇，曾惠芳

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

为降低在运110 kV半户内式变电站噪声影响，利用Sound Plan噪声分析软件对变电站降噪措施和效果进行分析。计算结果表明，对于厂界外近距离有高层建筑物的在运110 kV半户内式变电站，采取优选低噪声主变和使用BOX－IN结构的噪声控制措施，可满足厂界和环境敏感点噪声达标需求。

半户内变电站；噪声治理；声屏障；BOX－IN

城市建设的发展使得城区土地资源日趋匮乏，随之而来的是变电站建设用地的缩减，以及厂界外成为住宅区或其他人群密集区域。由于110 kV半户内式变电站的主变压器为户外布置，且受限变电站平面布局，主变压器往往距离厂界围墙较近，其噪声污染对周边环境的影响尤其明显。文中针对此类变电站，结合变电站布局及周边环境等实际情况，提出合适的噪声控制措施，以满足周边环境噪声标准要求。

1 110kV半户内式变电站声源分析

根据文献 〔1〕及其补充方案，110 kV半户内式变电站将主变户外布置，主变之间设防火墙；配电综合楼呈L型布置，与主变场地均布置于变电站场地中央；110 kV GIS装置、10 kV高压室等配电装置户内布置，和主控室均布置在配电综合楼内。变电站以自然通风为主，110 kV GIS室和10 kV高压室设置轴流风机以满足机械排风要求。

由于户内布置的配电设备产生的噪声被墙体屏蔽，因此110 kV半户内式变电站噪声源为户外布置的主变压器和轴流风机。其中，110 kV GIS室的轴流风机一般在发生事故及检修人员进入前才开启，平时处于关闭状态；10 kV高压室的散热轴流风机，一般在室内温度较高时启动；因此110 kV半户内式变电站的主要噪声源为主变压器。主要噪声源分析见表1。

表1 110 kV噪声源分析

变压器噪声主要来源为电磁噪声和冷却系统噪声。电磁噪声由铁芯在磁通作用下产生磁致伸缩性振动引起，其大小与变压器的功率和磁通密度相关。变压器功率和铁芯的磁通密度越大，电磁噪声越高。电磁噪声由变压器向外辐射，特别是在产生共振时，所辐射的噪声强度更高〔2〕。

根据冷却方式不同，110 kV主变可分为自冷式和风冷式。采用油浸自冷式 (ONAN)变压器冷却系统噪声较小；采用油浸风冷式 (ONAF)变压器冷却系统噪声较大，当散热风机开启时，其产生的噪声一般大于变压器的电磁噪声。

对湖南省内在运的110 kV半户内式变电站主变噪声水平调查显示，110 kV主变压器噪声水平一般在58～78 dB(A)区间内，采取风冷式的主变噪声更高，调查结果见表2。

表2 110 kV半户内式变电站主变压器声压级分析

2 噪声治理措施

变电站的噪声控制是一项系统工程，可以分为规划防治措施、管理措施和技术措施3个方面，规划防治措施主要从选址、设计方案选择等方面进行调整，管理措施主要是从设备管理和维护方面提出管理要求，技术措施则主要从噪声源和传播途径控制措施来实现噪声治理。

受限于周围环境条件和站内布局，在运变电站主要以技术措施即声源降噪和传播途径控制来实现对厂界噪声的控制，其具体思路见图1〔3〕。

图1 城区在运变电站噪声控制技术流程

2.1 声源降噪

在条件许可情况下，严格控制主变选型，优选低噪设备以达到声源降噪的目的，是变电站噪声治理中的重要控制措施之一。110 kV半户内式变电站在厂界外环境敏感建筑物较多或有高层建筑物时，宜采用低噪声的油浸自冷式主变，主变的额定噪声需综合其平面布局、周围环境状况和声环境功能区要求，采用噪声预测和分析确定。根据计算，位于2类声环境功能区的110 kV半户内式变电站主变噪声一般不应高于 63 dB，1类区不高于60 dB。

2.2 传播途径控制

通过优选低噪声设备控制仍无法达标的，或者进一步降低设备噪声所需成本较高时，应考虑采用切断噪声传播途径为主的降噪措施，具体降噪方法可采用消声、隔声和隔振等措施〔4－5〕。

1)隔声:通过材料、构件或结构来隔绝空气传播噪声，主要用于户外布置的变压器，常见的形式有隔声罩、隔声间和隔声屏。其降噪效果不仅取决于隔声材料的隔声量，还取决于其密封性。

2)消声:利用具有吸声内衬或特殊结构形式的气流管道来降低噪声，主要用于降低变电站室内声源及风机噪声向室外的传播，一般在进出通风口采用消声器。普通进气消声百叶的消声量为5～15 dB，普通出风口消声器的消声量为15～30 dB。

3)隔振:利用隔振器以降低因主变压器本身的扰力作用引起支承结构或地基的振动，主要用于户内式变电站和小区配变引起的结构传声降噪。常用的隔振器材有钢圆柱螺旋弹簧隔振器、橡胶隔振器 (垫)、全金属钢丝绳隔振器、空气弹簧、海绵隔振垫、玻璃纤维管道补偿软连接装置等。

在运变电站的噪声控制必须系统而全面地分析变电站布局特点和其声源特性，根据噪声预测分析超标的具体情况，选择经济可行的降噪处理措施，才能达到最优的效果。

3 噪声治理应用

3.1 某110 kV变电站现状

某110 kV变电站在运2台主变压器户外布置，110 kV架空出线2回，变电站周围建筑物密集。厂界噪声执行文献 〔7〕2类声环境功能区标准(昼间60 dB(A)、夜间50 dB(A))，目前厂界和环境敏感点噪声超标。

3.2 噪声超标原因

采用某噪声预测软件建立该110 kV半户内式变电站噪声分布模型，计算得出变电站噪声贡献值，见图2。该站噪声超标原因主要为噪声源较大，噪声衰减距离不够。其主要噪声源为2台主变，冷却方式为油浸风冷 (ONAF)，噪声值分别为75 dB和78 dB；主变与厂界围墙距离较近，分别为9 m和3 m，衰减距离小。为了满足变电站厂界噪声达标排放，需要对变电站进行噪声治理。

图2 110 kV变电站噪声贡献等声级线图

3.3 噪声控制措施

根据噪声预测的超标原因和超标位置，对该110 kV变电站实施噪声治理设计，拟采取的控制措施为声源控制和切断传播途径。

1)声源控制:更换主变压器。将原风冷式主变更换为噪声较小的油浸自冷式主变，110 kV户外布置自冷式主变噪声一般为58～65 dB(A)。

2)传播途径控制:采取声屏障或对主变采取BOX－IN结构切断主变噪声传播途径，设计降噪量均不小于15 dB。

3.4 治理效果

3.4.1 声源控制

更换低噪声主变压器。控制该110 kV户外布置自冷式主变噪声不大于63 dB(A)声压级，更换后主变的噪声贡献值计算结果见图3。更换后，北面厂界的噪声贡献值可达标，但东面和西面厂界、环境敏感点的噪声贡献值超标。由于西面厂界与主变间距过小，综合考虑治理措施的可行性和经济性，拟同时采取噪声传播途径控制措施。

3.4.2 噪声传播途径控制

1)在1号主变西面和2号主变东面各设置高9 m的透明声屏障，声屏障布置见图4所示，南面的配电综合楼不做更改，变电站接线方式不变。设置1号主变侧的声屏障长15 m，2号主变侧声屏障长为10 m，计算得站界噪声贡献值平面图和立面图见图5。

图3 主变声压级为63 dB(A)噪声贡献等声级线图

图4 声屏障设置

图5 加装声屏障后噪声贡献等声级线图

在声屏障高度以下，厂界和周围环境敏感点噪声贡献值均满足文献 〔7〕中的2类标准值。但在声屏障的屏蔽范围外，即西面楼房三层以上，变电站噪声贡献值超过标准。

因此可知，在运110 kV半户内式变电站周围存在高层建筑的情况下，采用声屏障控制变电站厂界和敏感点噪声很难满足标准要求。

2)对2台主变采用BOX－IN结构，设计可拆卸和带有通风散热消声器的封闭六面体隔声室将主变封闭，屋面和外墙需留有进出风口和轴流风机，并设置消声器。采用BOX－IN结构，隔声效果可达15 dB以上，可以有效降低其噪声对周围环境的影响。预测结果见图6。

图6 采用BOX－IN结构后噪声贡献值等声级线图

采用BOX－IN结构后，变电站对厂界噪声贡献值将减少20～25 dB(A)，且对环境敏感点在不同高度的噪声贡献值为40～45 dB(A)，可满足文献〔7〕 中2类标准要求。

3)声屏障与BOX－IN性能对比。目前，隔声屏障为变电站噪声治理中应用最为广泛的技术手段之一，BOX－IN则主要应用于高压换流站中〔4〕，这2种方法性能对比见表3。在该110 kV变电站的噪声治理中，由于主变与围墙间距较小，且厂界外有高层建筑物，声屏障无法满足降噪要求，因此采取降噪效果更好的BOX－IN措施。

表3 声屏障与BOX－IN性能对比

4 结论与建议

在运的城区110 kV半户内式变电站噪声控制措施应根据变电站噪声预测分析的具体情况，优选低噪声设备，综合考虑变电站平面布局、厂界外的环境条件和地形地貌，采取经济可行的降噪处理措施，并经噪声预测分析复核。对于厂界外近距离有高层建筑物的在运110 kV半户内式变电站，可采取优选低噪声主变和使用BOX－IN结构的噪声控制措施，满足厂界和环境敏感点噪声达标需求。

〔1〕国家电网公司.输变电工程典型设计110 kV变电站分册 〔M〕.北京:中国电力出版社，2005.

〔2〕奚晓勤.变压器噪声产生的原因及降低噪声的措施 〔J〕.华东电力，2012，40(4):687-688.

〔3〕周建飞，周年光，阳金纯，等.城区变电站噪声控制典型技术〔J〕.噪声与振动控制，2011，31(5):173-177.

〔4〕樊小鹏，李丽.变电站噪声污染评价与控制技术现状与展望〔J〕.电力科技与环保，2015，31(6):4-7.

〔5〕马大猷.噪声与振动控制工程手册 〔M〕.北京:中国电力出版社，2008.

〔6〕黄莹，黎小林，李志远，等.换流变压器BOX－IN结构的降噪性能 〔J〕.南方电网技术，2011，5(5):18-21.

〔7〕工业企业厂界噪声排放标准:GB12348—2008〔S〕.北京:中国标准出版社，2008.

Research of noise control of operating 110 kV half indoors substation

OUYANG Ling，ZHOU Jianfei，TANG Qi，ZENG Huifang

(State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

In order to reduce the noise influence of 110 kV semi indoor type substation in operation，the paper analyzes the effectiveness of substation sound reduction measures using Sound Plan software.Calculation results show that，for the plant out of bounds close of high-rise buildings in 110 kV semi indoor type substation，by the noise control measures of using preferred main transformer with low noise and the BOX－IN structure，can meet the plant community and environment sensitive noise compliance requirements.

110 kV semi indoor substation；noise control；sound barrier；BOX－IN

TM626；X593

B

1008－0198(2016)06－0044－04

10.3969/j.issn.1008－0198.2016.06.012

欧阳玲(1983)，女，湖南长沙人，硕士，从事电力环保技术研究。

2016－04－11 改回日期:2016－05－26