浅析变电站噪声成因及治理方案

2018-12-06程馨谊

资源节约与环保 2018年11期

程馨谊

（江苏省南通中学江苏南通 226000）

引言

随着我国城市化进程的加速及人民生活水平的提高，城区用电负荷节节攀升，越来越多的变电站布点需深入城市中心。另一方面，随着我国法律法规的不断完善和公众环境保护意识的逐渐提高，变电站环境污染问题，特别是噪声污染问题，成为了变电站面临的敏感问题，由变电站运行噪声扰民而引发的投诉日渐增多。因此，如何在加快电网建设保障电力供应的同时，做好环境保护相关工作，安抚群众情绪，已经成为电网公司的工作重点。

1 变电站噪声来源分析

变电站噪声源包括变压器、电抗器、电容器、风机和产生电晕噪声的导体、金具等[1]。

根据电力生产部门的统计，变压器是变电站噪声源的最大单体设备之一。变压器噪声包括本体噪声和冷却装置噪声。本体噪声主要由铁芯硅钢片磁致伸缩及绕组电磁力引起的振动而产生，并通过铁芯垫脚和绝缘介质传递给箱体和附件。由于电源频率周期是磁致伸缩变化周期的两倍，所以磁致伸缩引起的变压器振动主要也是100Hz的整数倍。另外，变压器绕组噪声是当通电线圈导线处于杂散磁场时,线圈导线或线圈间电磁力引起的振动产生的噪声。在正弦负载电流下，线圈噪音几乎都是由两倍电源频率（50Hz）组成。变压器冷却装置噪声主要由循环冷却泵、散热风扇所产生。在夏季用电高峰期，变压器的潜油泵和冷却风扇在运行过程中产生的噪声尤其明显[2]。

电容器和电抗器在运行过程中也会产生噪声。电抗器噪声主要由绕组振动、磁致伸缩产生，与变压器本体噪声产生原理及频率特性基本相同。电容器噪声是由电容器单元介质内电极间产生的电场力及电磁力引起元件振动而产生。

变电站通风散热一般由空调或者排风扇完成，用于开关室、GIS设备室或者变压器室散热。散热风扇一般安装在建筑物外墙体上，离变电站围墙近且安装高度较高，因此风扇产生的噪声容易对变电站附近居民区产生较大影响。所以散热系统噪声成为了夏季变电站噪声扰民投诉的主要原因之一。

电晕噪声是由于变电站内带电导体、金具表面的高强度电场使周围的空气发生游离放电而引起的可听噪声，其噪声值相对较低。

2 噪声超标原因分析

根据分析，目前变电站噪声超标主要有以下几个原因：

2.1 噪声声源过大

变电站噪声源源强随电压等级的升高而增大。若变电站在设计过程中未考虑采用低噪声设备，会导致变电站主变压器、电抗器等电气设备噪声较大。另外，部分年代久远的变电站由于设备老化等原因其运行噪声显著大于同类型的新建变电站。

2.2 变电站类型或平面布置不合理

变电站主要有全户外布置、全户内布置和半户内布置三种形式。户内型变电站的主变、配电装置均布置于室内；半户内型变电站的主变位于室外，配电装置布置于室内；户外型变电站的主变及配电装置均布置于室外。若在人口密集或对噪声敏感地区布置全户外或者半户内变电站，那么变电站噪声可能超标。若变电站的主要噪声源布置在靠近厂界围墙处，则该侧厂界附近可能存在噪声超标问题。

2.3 变电站周围功能区划

变电站噪声是否超标，还与厂界和周边的声环境功能区划有关。有的可能是由于声功能区划的调整，使得原本符合噪声排放标准的变电站变成了超标排放。总的来说，变电站所在区域的声环境质量要求越高，对变电站噪声排放的控制越严格。

3 变电站噪声控制及治理措施

变电站的噪声控制需要从项目前期开始，贯穿项目全过程。在项目前期，应合理选择站址，尽可能远离环境敏感点，尽量利用原始地形、地物设置天然屏障，降低对周边环境的影响。同时，站址要符合所在区域城乡总体规划的要求，重点需要确认站址所处的声环境功能区类别及噪声控制标准。再者，在变电站设计阶段，建设方案考虑站址所处声环境功能区和周围噪声敏感建筑物的噪声控制要求[3]。0类、城区1类声环境功能区宜采用全户内布置方式。乡村地区的1类声环境功能区、2类及以上声环境功能区可根据周围噪声敏感建筑物的分布情况选择变电站布置方式。另外，平面布置设计应结合远景规划，户外变将主变布置在站址中央或远离环境敏感建筑物的位置，充分利用建筑物及地形对主变噪声的阻挡作用，电抗器布置在远离环境敏感建筑物或临近声环境质量要求较低一侧。

在项目实施过程中，变电站噪声的控制和治理措施可从声源、传播途径和接收者三个途径入手：

3.1 噪声源控制

在条件许可的情况下，优化主变选型，采用新工艺、新技术、新材料、新设备等措施，从声源上降低噪声，如采用高导磁硅钢片、改进叠装工艺；严格控制铁芯尺寸；在铁心和油箱之间增加减振层等。对于冷却系统噪声，尽量采用自冷式散热变压器，选择强迫油循环式风冷变压器，或者选取无噪音风扇等方式降低冷却系统噪声。

3.2 传播途径控制

噪声传播途径的控制主要是在传播途径上通过隔声、吸声、消声等措施，增加传播过程中噪声的能量损失，或者阻隔声音的传播。

3.2.1 隔声措施

隔声降噪措施是目前变电站最为有效的降噪措施，主要适用于露天变电站噪声的处理，需综合考虑噪声的频谱特性、污染程度以及敏感目标位置，主要包括隔声屏障、隔声间、隔声罩、隔声门窗等，其降噪效果不仅取决于隔声材料的隔音量，还取决于其密封性。一般来说，普通的门窗可用隔声门、隔声窗代替；隔声间、隔声罩可将噪声源封闭在一个较小的空间；隔声板可用于堵住孔洞；隔声屏障可阻断声源与接收点之间声波的直线传播；隔声墙可用于修筑设备间和防火墙[4]。

隔声屏障有直立型、折板型、弯曲型、半封闭或全封闭型等。隔声屏障的设置应靠近声源、敏感建筑物或可利用的土坡、堤坝等障碍物。变电站周围噪声敏感点多且分布零散，隔声屏障设置宜靠近变压器（电抗器）一侧。周围噪声敏感点集中，离变电站厂界较近，位置较低时，可将声屏障设置在靠近敏感点的厂界附近。隔声屏障一般可取得10～20dB的降噪效果。对于高频噪声，隔声屏障的降噪量相对较高。

隔声间从用途来看，可分为两类：一类是防止房间内设备噪声对外界产生影响，如户内变压器室等；二是防止外界噪声对房间内的影响，如值班室、休息室等。隔声间的降噪量在20～50dB。隔声间尽量减少门、窗，必须设置时应采用隔声门、窗，并采取密封措施，需通风散热时进出风口应做消声处理。

隔声罩分为全封闭和局部封闭两类，隔声量一般为10～30dB，它对低频降噪效果较差。隔声罩应减少开孔和缝隙，使噪声泄露面积尽量少。当泄露面积占10%、1%、0.1%的隔声罩，其最大隔声量分别为10dB、20dB、30dB。隔声罩内壁面和设备间应留有较大的空间，通常应留设备所占空间的1/3以上。为保证隔声效果，隔声罩各内壁与设备的空间距离，不得小于100mm，且应满足安全运行要求。

隔声门按材质有钢制、木质和钢木混合等几类，按开启方式有平开门、卷帘门以及推拉门。隔声门的隔声量一般为25～45dB。主变室外侧为0类、1类声功能区或近距离噪声敏感建筑物分布较多时，主变室不宜设计全开全关式检修大门，可只设小型检修隔声门，隔声量不小于30dB。见图1。

3.2.2 吸声措施

吸声措施用于降低因室内表面反射而产生的混响噪声，降噪量一般不超过10dB。吸声措施包括墙面覆盖吸声材料、吸声砖（板）及空间吸声体。户外变电站一般不作吸声处理。在降噪要求高时，对与主变相邻的防火墙及建筑物墙面作吸声处理。吸声处理需要满足防火、防潮和防腐等要求。

3.2.3 消声措施

消声技术是使用吸声结构作为内衬或采用具有特殊构造的气流管道来阻隔声音传播的方法。这种允许空气流通的同时又能有效减少声能向外传播的设备即为消声器[5]。消声器按消声原理分为阻性、抗性、阻抗复合、有源等，按结构形式分为直管式、复合式、片式、折板式、盘式和弯头等。消声器消声量一般在10～30dB。对于室内变电站的噪声源和室外的风机噪声，可以在进出口安装消声器，详见图2。

图1 主变室外的隔声门

图2 主变室风机出风口消声器

3.3 接受者控制

在项目前期及实施阶段采取了一系列降噪措施后，变电站周边的居民房或其他声环境敏感目标仍有可能不满足声环境质量标准的要求。此时需要对噪声接受者采取保护措施，如对建筑物加装通风隔声窗[6]。

4 变电站噪声污染评价及控制技术展望

近年来低频噪声的危害逐渐被人们所认识，它不但干扰人们的生活和工作，而且会对人的行为、情绪等心理学层面产生较大影响。因此，一种从人的主观感知角度出发，采用心理声学方法研究噪声特性的概念被提出，即主观烦恼度。浙江大学翟国庆等采用噪声人体主观烦恼度进行了室内宅频带低频噪声烦恼度评价与治理对策的研究，发现低频低声级噪声仍能引起人体较高程度的主观烦恼。与评价方法相对应的，是通过改变声音频谱结构来达到降低人体主观烦恼度的方法，包括声调控制法、有源消声法以及视觉调整消声法等[7]。与传统降噪方法相比，该类方法具有造价低、占地小、安装方便等优势，可以作为前者的有力补充。目前，国内在变电站噪声人体主观烦恼度评价及控制技术方面的研究较少，这个方面的工作还有待开展。