城区某110kV户内变电站噪声治理技术的探讨与实施

华雪莹，姚为方，潘娟琴，徐 鹏，邢 琛，王润芳

(1.安徽新力电业科技咨询有限责任公司，安徽 合肥 230601；2.国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，安徽 合肥 230601)

随着城区用电负荷的需求不断增大，进驻城区的变电站越来越多。但同时由于城市用地资源的紧缺，越来越多的变电站布点深入到城市中心，造成部分变电站与居民区的距离较近[1-7]；与此同时，国家的环境保护相关的法律、法规不断完善，公众的环保意识越来越强，由于距离居民区更近，城市变电站的环境污染问题，特别是噪声污染问题，成为了公众关心的热点问题[8-12]。

安徽某110kV户内变电站的厂界噪声超标排放，为了满足新形势下环境保护要求，解决变电站扰民问题，需对变电站进行噪声治理，使变电站厂界噪声达标排放。

1 变电站概况

该110kV户内变电站终期规划3台110kV变压器，现运行2台110kV变压器，每台变压器和散热器分别安装在变压器室和散热器室两个封闭空间内，变压器室和散热器室已安装有降噪模块，风机出风口处加装了消音弯头。110kV户内变电站西侧为幼儿园，此处执行《声环境质量标准》(GB3096-2008)1类标准，变电站西南侧和西北侧执行《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB 12348-2008)1类标准，检测机构对该变电站昼夜的噪声进行测量，测量时间为2018年8月9日，环境温度为昼39℃、夜29℃，湿度为60%，测量时风机全开，测量点位如图1所示。监测方法：参照《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)和《声环境质量标准》(GB3096-2008)中监测布点方法，在幼儿园围墙外距变电站最近处布设监测点位，在变电站每侧厂界外1m、高度1.2m处布设监测点位，昼、夜间各监测一次，监测因子为连续等效A声级。

图1 变电站平面布置、周边环境概况及测量点位示意

测量结果显示，幼儿园围墙外距变电站最近处夜间噪声测试值为47.5dB(A)，超过《声环境质量标准》(GB3096-2008)1类标准要求；变电站西北侧厂界外1m夜间噪声测试值为47.2dB(A)，西南侧厂界外1m昼间、夜间噪声测量分别为57.0dB(A)、54.0dB(A)，均超过《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)1类标准要求，需要对变电站进行噪声治理。

2 噪声源分析

2.1 主要噪声源分析

110kV户内变电站噪声源主要是变压器的噪声，变压器的噪声源主要包括本体噪声和冷却系统噪声。铁心的硅钢片在交变磁场的作用下，其长度会发生微小变化，这一过程即磁致伸缩，从而导致铁心随励磁频率的变化做周期性振动，绕组导体间产生电磁力而引起绕组的振动，从而产生噪声[13-20]。

机械噪声也是110kV户内变电站的噪声源，而机械类噪声主要是由变电站内冷却风机等运行时所引起的噪声，主要为风机的风动力性噪声[21-23]。

噪声源分析时，对变电站变压器室室内及西南侧围墙内侧进行噪声测量，测量结果显示变压器室室内噪声值在79dB(A)～81dB(A)，室外西南侧围墙内在风机开、关的情况下噪声值分别为66dB(A)、56dB(A)，通过和检测机构的厂界噪声测量结果进行比对，认定西南侧16个风机及东南侧7个风机为最大的噪声源，即1号主变室顶部4台冷却风机、1号主变散热器室顶部3台冷却风机、2号主变室顶部4台冷却风机、2号主变室散热器室顶部3台冷却风机、接地变兼站用变室2台散热风机。

2.2 噪声特性分析

该变电站主要噪声源为变压器室、散热器室及接地变兼站用变室的冷却风机，主要为冷却风机转动产生的空气动力噪声，以及电机噪声，噪声特性为中高频噪声。冷却风机噪声包括旋转噪声和涡流噪声。旋转着的叶片周期性地切割空气，会引起空气的压力脉动从而产生旋转噪声；与此同时，风机转动会使周围气体产生涡流，由于沾滞力的作用，此涡流又被分裂成一系列分离的小涡流，这些涡流及其分裂过程使空气发生扰动，形成压缩与稀释过程，从而产生涡流噪声。

3 变电站噪声治理措施与方案

3.1 变电站噪声源消音量计算

根据以上噪声源及噪声特性分析结果，该变电站的噪声治理技术采用的是消声技术，即在风机的通风管路上安装消声装置，抑制空气动力性噪声水平，减弱冷却系统噪声对厂界噪声的影响[24]。

对于消声器的结构选择，由以下几个因素决定，首先通风管路的阻力要求和消声器消声量要求决定了流速，其次通风管路的流量和流速决定了流通面积的，而流通面积的大小最终决定了消声器的结构。一般情况下，通道的当量直径小于300mm时，可选用单通道直管式；当通道当量直径大于300mm而小于500mm时，应在通道中加设吸声层或吸声芯，消声器的有效通流面积大于500mm时，当考虑采用片式、蜂窝式等其他形式的消声器。

3.2 变电站噪声治理措施

通过对该110kV户内变电站噪声源及噪声特性分析，制定了以下治理措施：

(1)拆除接地变及站用变室西南侧墙壁上两个防雨金属百叶窗，加装2个消声器。

(2)拆除1号变压器室西南侧墙壁上4个金属风机雨罩，加装4个消声器。

(3)拆除1号变压器散热器室西南侧墙壁上3个金属风机雨罩，加装3个消声器。

(4)拆除2号变压器室西南侧墙壁上4个金属风机雨罩，加装4个消声器。

(5)拆除2号变压器散热器室西南侧墙壁上3个金属风机雨罩，加装3个消声器。

(6)拆除GIS室东南侧墙壁上4个防雨金属百叶窗，加装4个消声器。

(7)拆除GIS室东南侧电缆层墙壁上3个防雨金属百叶窗，加装3个消声器。

3.3 变电站噪声治理具体实施方案

接地变及站用变室西南侧墙壁上两个壁式轴流风机尺寸为55cm×55cm，功率为0.55kW，风量为4500m3/h。1号及2号变压器室及散热器室墙壁顶部14台轴流风机尺寸55cm×55cm，功率为3kW，风量为11500m3/h。变电站东南侧GIS室墙壁上安装有7台轴流风机，功率为0.55kW，风量为4500m3/h。消声器通风截面积需大于风机截面积，不额外增加风机阻力，通风口面向墙壁，所有消声器都带防雨弯头。3kW风机消声器及0.55kW风机消声器开口尺寸均为65cm×65cm。

工程总投资30.3万元，其中设备材料费23.5万元，土建加固费1万元，施工费0.8万元，安装费5万元。变电站噪声治理照片如图2～图5所示。

图2 主变室噪声治理前后

图3 GIS室噪声治理前后

4 治理效果

该变电站噪声治理工程完成后，检测机构对该变电站昼夜的噪声进行复测，测量时风机全开，并与噪声治理前的测量结果进行比较，测量时间为2019年6月4日，环境温度为昼31℃、夜24℃，湿度为66%，测量点位如图1所示，测量结果如表1 所示。结果显示，治理后的变电站西南、西北侧厂界噪声均满足《工业企业厂界噪声排放标准》(GB12348-2008)1类标准，其中西南侧噪声治理效果尤为明显，昼夜噪声的削减量均达到了10dB(A)以上，幼儿园处夜间噪声削减量达7dB(A)，也满足《声环境质量标准》(GB3096-2008)1类标准的要求。

表1 变电站治理前后噪声测量结果及执行标准 dB(A)