新建變電站和換流站噪聲控制技術

李鐵楠，胡勝，陳紹藝，吳曉文，歐陽玲

(國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007)

新建變電站和換流站噪聲控制技術

Noise controlling technology in new substations and converter stations

李鐵楠，胡勝，陳紹藝，吳曉文，歐陽玲

(國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007)

為了從根本上降低變電站 (換流站)噪聲，文中設計了新建變電站 (換流站)噪聲控制工作流程，從規(guī)劃選址、設計方案選擇與優(yōu)化、設備選型、降噪措施以及噪聲控制方案實施與驗收等建設全過程對新建變電站 (換流站)的噪聲控制技術進行研究。

變電站；換流站；噪聲控制；工作流程

近年來電網(wǎng)噪聲引起的投訴不斷增多，已成為制約電網(wǎng)建設發(fā)展的重要因素。電網(wǎng)噪聲中變電站(換流站)的噪聲問題最為嚴重，在輸變電工程建設之前必須予以考慮〔1－4〕。

文獻〔5－6〕分析了換流站噪聲源特性，在此基礎上提出了較為合理的換流站布置方案，并且對降噪效果進行了分析；文獻〔7－8〕分析了變電站噪聲源并給出了針對各設備的噪聲治理措施以及平面布置優(yōu)化設計；文獻〔9〕介紹了國內(nèi)外變電站、換流站以及輸電線路的噪聲特點及治理情況；文獻〔10〕分析了城區(qū)變電站噪聲超標原因并給出了治理措施；文獻〔11〕探討了特高壓直流換流站噪聲治理方案，并提出了較為具體的控制措施。

以上文獻雖然均給出了變電站 (換流站)的噪聲控制方案，但變電站 (換流站)的噪聲控制應該是涉及選址、方案設計與優(yōu)化、設備選擇等諸多方面的系統(tǒng)工程。文中從以上諸方面提出新建變電站 (換流站)的全過程噪聲控制工作流程。

1 噪聲控制工作流程設計

在變電站 (換流站)建設之前，應進行可行性研究與環(huán)境影響評價。在此階段，首先應根據(jù)地形與聲環(huán)境功能區(qū)要求合理規(guī)劃站址。站址確定后，再綜合考慮地理位置、負荷、進出線條件等基礎上優(yōu)化站內(nèi)設備的布局方式。在經(jīng)濟可行的條件下盡可能選擇低噪聲設備，確定技術參數(shù)后嚴格執(zhí)行設備驗收監(jiān)督。采取上述措施后，如果仍存在噪聲排放超標情況，應考慮必要的隔聲、消聲等降噪措施，嚴格控制降噪方案的實施與驗收。

2 規(guī)劃選址

變電站 (換流站)規(guī)劃選址應盡可能利用當?shù)氐匦螚l件，避開聲環(huán)境質量要求較高的區(qū)域。

根據(jù)GB 12348—2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》及 GB3096—2008《聲環(huán)境質量標準》的相關規(guī)定，聲環(huán)境功能區(qū)不同，聲環(huán)境質量標準限值和廠界環(huán)境噪聲排放標準限值存在較大差異。因此，為了減少變電站 (換流站)對周邊聲環(huán)境的影響并降低發(fā)生糾紛的風險，應盡量將變電站 (換流站)布置在2—4類聲環(huán)境功能區(qū)。具體而言，城市變電站 (換流站)應布置在城市工業(yè)區(qū)、倉儲物流區(qū)或交通干線兩側一定距離之內(nèi)，并且遠離商業(yè)、醫(yī)療、居住以及教育等聲環(huán)境質量要求較高的區(qū)域；位于鄉(xiāng)村的變電站 (換流站)在選址時，應選擇交通干線、等級公路兩側區(qū)域或者倉儲集中區(qū)、鄉(xiāng)村工業(yè)、集鎮(zhèn)邊緣。此外，在進行鄉(xiāng)村變電站 (換流站)選址時，可與當?shù)丨h(huán)保部門協(xié)商確定應執(zhí)行的聲環(huán)境功能區(qū)類別及聲環(huán)境質量標準。

由于平原地區(qū)較為空曠，障礙物較少，因此噪聲在傳播的過程中衰減小，影響范圍大。可以將變電站 (換流站)布置在山地或丘陵地帶，充分利用障礙物對聲音的吸收、反射及散射作用，使聲能量消耗在傳播過程中。另外，根據(jù)風向布置也可在一定程度上降低變電站 (換流站)噪聲的影響。

3 設計方案選擇及優(yōu)化

3.1 變電站設計方案選擇及優(yōu)化

1)0類或1類地區(qū)

0類地區(qū)或1類地區(qū)的變電站宜采用全戶內(nèi)布置的方式，而且主變壓器的本體應與散熱器分開布置，并對所選設備的噪聲水平進行嚴格要求。此外，根據(jù)變電站現(xiàn)場情況確定其具體建筑形式。

具體設計時應首先考慮獨立建筑全戶內(nèi)式變電站，如果變電站站址位于人口較為密集的商圈、住宅區(qū)中心，且場地條件不允許時，可以將變電站與樓層較高的建筑合建。在需考慮景觀協(xié)調(diào)的某些特殊場合，如公園、廣場以及綠化帶等，可將變電站布置在地下。

2)2類區(qū)

2類區(qū)變電站的布置方式可以選擇全戶內(nèi)式和半戶內(nèi)式2種，而且應優(yōu)先選擇前者。

當變電站附近沒有環(huán)境敏感目標，或者目標距離較遠且不是高層居民住宅時，可考慮半戶內(nèi)式布置方式，并盡量科學利用變電站站內(nèi)部建筑作為屏障阻擋主變壓器的噪聲。當變電站圍墻外一定距離內(nèi)存在敏感建筑物，或者墻外有高層民宅時，則應參考現(xiàn)場具體條件選擇建筑方式，如戶內(nèi)式、全/半地下式、以及與其它建筑合建方式等。

3)3類及以上地區(qū)

3類及以上地區(qū)變電站的設計方案不作特別限定，可視具體情況選擇。在初步確定變電站的設計方案與主要設備參數(shù)后，為了判斷站界噪聲是否達標，應根據(jù)方案進行噪聲預測。若不達標，則在不改變進出線方式的條件下，優(yōu)先考慮改進變電站建筑結構、設備布置方式以及整體布局。

①主變、電抗器布置在戶外時，為了降低排放噪聲，應將其布置在站址中央，利用變電站內(nèi)建筑物阻擋部分噪聲。

②全戶內(nèi)式變電站的主要噪聲源及其進出風口應遠離噪聲敏感目標，盡量布置在噪聲控制標準較為寬松的一側。

③為了減少風機數(shù)量，應盡可能考慮自然通風方式。同時盡量采用分散的局部通風方式，有利于降低單臺風機的功率及噪聲水平。

④為了減少向外傳播的噪聲，主變室的檢修大門盡量不采用全開全關式，同時盡量避免安裝采光窗戶。

圖1為采用Soundplan計算軟件分別計算戶外和全戶內(nèi)2種布置方式在主變聲壓級為70 dB(A)時離地2.6m(高出圍墻)的噪聲分布。如圖1所示，采用全戶內(nèi)布置方式比采用戶外布置方式可有效降低變電站噪聲排放強度和影響范圍。

3.2 換流站設計方案選擇及優(yōu)化

同變電站的設計方案選擇一樣，換流站站址確定后，設計方案的選擇應綜合考慮換流站的方位、負荷條件、環(huán)境保護要求、進出線情況等。初步方案設計與設備選擇可參考國家電網(wǎng)公司換流站典型設計。

換流站的總平面布置應合理布置站內(nèi)設施和建筑物以阻擋噪聲傳播。可以將換流變、高端閥廳、低端閥廳和控制樓布置在站中心。換流變和交流濾波器分開布置，而交流濾波電容器則采用雙塔形式。備品備件庫、綜合樓、綜合消防泵房以及警衛(wèi)室等建筑布置在圍墻處以降低噪聲向站外傳播。綜合樓由辦公區(qū)和住宿區(qū)構成，其中辦公區(qū)可以布置在換流變與住宿區(qū)之間，以減小換流變噪聲對站內(nèi)工作人員生活的影響。

韓輝等研究了采用2種不同方案布置時±800 kV換流站的噪聲分布情況〔5〕。在方案1中，閥廳和換流變呈一字形布置，換流變等噪聲較高的設備產(chǎn)生的噪聲，除閥廳背側直流場方向外，其它傳播方向未受到高大建筑物的阻礙，噪聲傳播較遠。在方案2中，閥廳與換流變采用面對面的布置方式，該方式下噪聲傳播受到閥廳與主控樓等的阻礙，噪聲主要在面對面的閥廳之間反射傳播，因此噪聲傳播距離較近。

4 噪聲源設備選擇、監(jiān)督及驗收

4.1 低噪聲設備的選擇

新建變電站 (換流站)應嚴格把握其內(nèi)部設備的噪聲水平，在經(jīng)濟、技術可行的條件下，選擇噪聲較低的設備。各主要設備的噪聲限值可根據(jù)變電站 (換流站)的設計方案以及站址所處的聲功能區(qū)的要求，通過噪聲分析確定。

1)換流變壓器

換流變壓器是換流站內(nèi)的主要噪聲源，可以從以下幾個方面進行降噪:①可采用降低磁致伸縮的材料，能夠將噪聲降低4～5 dB(A)。②減小鐵芯磁通密度。磁通密度減小0.1 T，噪聲值可下降2～3 dB(A)，但變壓器造價隨之增大，經(jīng)濟性較差。③改進鐵芯設計與減小鐵芯間接縫的尺寸。多級接縫結構鐵芯比兩級接縫鐵芯的空載噪聲低4～5 dB (A)。④降低或避免加工和生產(chǎn)硅鋼片過程中的機械沖擊。⑤將環(huán)氧膠或聚酯膠涂在鐵芯端面上，一方面增大了鐵芯表面張力約束，另一方面降低了鐵芯的磁致伸縮量，從而降低變壓器噪聲。

2)平波電抗器

采用以下方式降噪:調(diào)整結構尺寸、調(diào)整共振頻率、增加導體質量；使用雙層橫截面，可增加繞組重量，最高可降低電抗器噪聲約6 dB(A)。

3)冷卻系統(tǒng)

應選用低噪聲的冷卻裝置。用多臺新型、中等流量的低噪聲風扇代替大功率風扇的優(yōu)點包括:①能達到較為均勻的冷卻效果。② 冷卻系統(tǒng)的可靠性得到提高。③ 總風量不變的條件下，電機功率僅為大流量風扇的70%～75%，噪聲降低了2～3 dB (A)。

4)交直流濾波器

為了減小振動，能夠采取的措施包括:① 提高串聯(lián)電容器的數(shù)量。②提高電容器外殼的剛度，同時還要考慮避開電容器的共振頻率。

5)通風風機

在考慮自然對流換熱方式的前提下，根據(jù)正常通風散熱量優(yōu)先選擇大尺寸、低轉速、低噪聲風機，或者采用多個功率適中、噪聲較低的風機以降低噪聲水平，并且優(yōu)先考慮溫控啟停方式。

通風風機應滿足HJ/T384—2007《環(huán)境保護產(chǎn)品技術要求一般用途低噪聲軸流通風機》的要求:低噪聲軸流通風機在風機樣本規(guī)定的使用工況范圍內(nèi)測出的噪聲級不大于80 dB(A)；低噪聲軸流通風機在最佳效率工況點的A聲級不大于26dB。

圖2為采用Soundplan計算軟件分別計算110 kV戶外變電站在主變聲壓級為70 dB(A)，65 dB (A)，60 dB(A)時離地2.6m(高出圍墻)的噪聲分布。從圖2可知，在變電站布置方式相同的條件下，隨著主變壓器的噪聲值的減小，變電站排放噪聲也顯著減小。因此在設計方案確定后，必須選用適當?shù)牡驮肼曉O備來控制變電站噪聲的排放。

4.2 噪聲源設備招投標技術參數(shù)監(jiān)督

在設備招標技術規(guī)范中應明確設備噪聲要求。對于噪聲允許值低于國家電網(wǎng)公司通用設備技術規(guī)范要求的設備，應隨招標技術規(guī)范提供由環(huán)評單位出具的設備噪聲限值文件。

4.3 噪聲源設備的驗收監(jiān)督

應加強對變電站 (換流站)內(nèi)主要噪聲源設備如主變壓器、換流變壓器、電抗器、通風機等的出廠驗收工作。出廠驗收時，應在驗收人員見證下進行噪聲測試，測試數(shù)據(jù)在出廠試驗報告和驗收紀要中如實記錄。測試值不滿足技術協(xié)議要求的，應整改合格后出廠。

現(xiàn)場測試應在變電站投產(chǎn)后進行，測試內(nèi)容包括設備噪聲和站界噪聲。業(yè)主項目部負責現(xiàn)場測試組織協(xié)調(diào)。現(xiàn)場實測設備噪聲超過技術協(xié)議規(guī)定值的，由業(yè)主項目部在 《設備投運單》進行說明，物資供應公司按照合同條款執(zhí)行。

5 降噪措施

對于新建變電站 (換流站)站界噪聲和周邊敏感目標噪聲通過站址選擇、方案優(yōu)化和優(yōu)選低噪聲設備控制依然不合要求的，或者降噪成本較高時，可采用在噪聲傳播過程中進行控制的方法，如設置隔聲屏障、消聲器等。應根據(jù)變電站噪聲預測結果，考慮經(jīng)濟可行性選擇具體方案。

6 噪聲控制方案評估、實施及驗收

在初步確定新建變電站 (換流站)噪聲控制方案后，應對采取的噪聲控制方案進行預測評估，如不合格，應對噪聲控制方案進行調(diào)整和優(yōu)化。

應與變電站主體工程同時進行噪聲控制方案設計、施工、投運，施工完成后進行噪聲實測，測試合格方能驗收。如未達到預期效果，應及時查找原因，根據(jù)實際情況補加新的措施，直至達到預期的效果。

7 結論

變電站 (換流站)的噪聲防治應當遵循 “節(jié)能環(huán)保、滿足標準、技術可行、經(jīng)濟合理”的原則。文中設計了系統(tǒng)的變電站 (換流站)噪聲控制流程，并對各個環(huán)節(jié)給出了具體的技術措施，不僅適用于新建、改建、擴建變電站 (換流站)噪聲控制，而且對現(xiàn)有變電站 (換流站)的降噪改造也具有一定的參考意義。

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TM933.4

B

1008-0198(2014)06-0041-04

李鐵楠 (1965)，男，湖南長沙人，高級工程師，主要從事電力設施噪聲與振動防治技術研究工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.06.012

2014-05-28 改回日期:2014-11-27