城市附建式變電站噪聲的分析與治理

張雪峰,黃有為

（深圳市供電規(guī)劃設(shè)計院有限公司,廣東 深圳 518000）

0 研究背景

隨著城市中心區(qū)負(fù)荷密度的持續(xù)增長，建設(shè)用地越發(fā)緊張，城市變電站的選址難度也日益加劇。為提高用地綜合利用價值，附建式變電站作為一種經(jīng)濟(jì)、有效的解決方案，正逐漸被越來越多的城市所采用。此類變電站以貼臨或內(nèi)建的形式依附于商業(yè)、辦公、居住等主體建筑，很大程度上解決了城市中心區(qū)用地稀缺與用電需求之間的矛盾[1]。然而，正是由于這類變電站多修建于居住和辦公人群密集的1類（晝間≤55dBA，夜間≤45 dBA）或2類（晝間≤60dBA，夜間≤50 dBA）聲環(huán)境區(qū)[2]，變壓器、電抗器、SVG等設(shè)備在高負(fù)荷作業(yè)時，變電站場地噪聲排放明顯高于規(guī)范限值，如不采取適當(dāng)措施，將不可避免地對附近居民及環(huán)境造成影響。

1 噪聲源分析

1.1 典型噪聲源

主變壓器：變壓器工作時的噪聲頻率范圍在100Hz-500Hz，峰值頻率多出現(xiàn)在250Hz和500Hz，其特點是噪聲聲級大、頻率低，因此透射能力較強(qiáng)，是附建式變電站中最主要的噪聲源，也是影響程度最大的聲源。

電抗器：電抗器在在交流電壓下工作時，排放的噪聲主要以100 Hz 為主，且發(fā)生強(qiáng)度較大，是附建式變電站中噪聲來源的主要因素之一。

散熱設(shè)備：軸流風(fēng)機(jī)等散熱設(shè)備工作時噪聲主要以葉片產(chǎn)生的空氣動力性噪聲為主，噪聲頻譜范圍在3kHz-8kHz，屬于高頻寬幅噪聲。另外，風(fēng)機(jī)外殼及通風(fēng)管道的共振也會激發(fā)一定噪聲。在環(huán)境溫度較高的夏天，散熱設(shè)備的噪聲尤為明顯。

1.2 噪聲的傳播途徑

空氣傳播：指主變壓器和電抗器等設(shè)備作為噪聲源向外輻射的噪聲通過空氣作為介質(zhì)向外傳播，是站內(nèi)噪聲向室外排放的主要傳播方式。

結(jié)構(gòu)傳播：指設(shè)備發(fā)出的噪聲還將通過與設(shè)備連接或接觸的固體介質(zhì)向外傳遞。比如，變壓器、電抗器以及散熱風(fēng)機(jī)的噪聲（振動）通過地面和冷卻管道壁面?zhèn)飨蚴彝狻?/p>

2 噪聲治理措施

變壓器和電抗器作于變電站中的主要噪聲源，在其設(shè)計、加工工藝、裝配工藝等方面進(jìn)行優(yōu)化可以在一定程度上降低設(shè)備的噪聲排放，但目前從根本上解決設(shè)備的電磁噪聲和振動噪聲問題是比較困難的，因此在傳播途徑上抑制噪聲向外排放十分重要，主要包括吸聲、隔聲、消聲、阻尼減振等降噪措施。

2.1 壁面隔聲、吸聲處理

由于變壓器與電抗器的體型較大，而附建式變電站設(shè)備用房體積相對較小，特別是主變室的四側(cè)墻面距變壓器的外殼較近，設(shè)備噪聲將經(jīng)墻面、地面、變壓器外殼等多次反射產(chǎn)生較強(qiáng)的混響噪聲。因此，室內(nèi)的吸聲降噪處理是附建式變電站噪聲控制的關(guān)鍵措施之一，壁可以有效降低室內(nèi)混響聲，同時降低噪聲外傳播強(qiáng)度。考慮到變壓器和電抗器等主要設(shè)備的噪聲頻譜特性，在進(jìn)行吸聲處理設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先選擇低頻吸聲性能好的吸聲構(gòu)造，以確保吸聲處理可以達(dá)到良好的降噪效果。從散熱角度考慮，主變室和電抗器室內(nèi)的吸聲處理不宜采用蓄熱性能較好的玻璃棉或礦棉等吸聲材料，而應(yīng)采用導(dǎo)熱性良好的金屬吸聲材料，如金屬纖維復(fù)合吸聲構(gòu)造就同時具有良好的低頻吸聲性能與導(dǎo)熱性能。

2.2 隔聲門窗選用

由于門窗的隔聲性能通常比墻體要弱，聲波會透過門（窗）扇和門（窗）縫傳到室外，門窗的隔聲性能決定了外墻的整體隔聲性能。普通門窗的隔聲量只有15dBA-20dBA，而專業(yè)隔聲門在125-500Hz的隔聲量可以達(dá)到35dB或更高。并且，隔聲窗在125-500Hz的隔聲量也應(yīng)達(dá)到30dB以上才能保證整體隔聲效果。

2.3 自然進(jìn)風(fēng)口消聲百葉選用

考慮到通風(fēng)消聲百葉屬于隔聲性能最薄弱的維護(hù)構(gòu)件，應(yīng)在滿足主變壓器散熱的前提下盡量縮小盡然進(jìn)風(fēng)口的面積。另外，消聲百葉的厚度與其隔聲性能并非呈線性增長，且結(jié)構(gòu)越厚，氣流阻力越大，越不利于散熱。權(quán)衡以上因素，主變室自然進(jìn)風(fēng)口宜選用選用了厚度在400mm以內(nèi)且隔聲量Rw≥15dBA的通風(fēng)消聲百葉。

2.4 設(shè)備減震處理

硬性安裝變壓器與電抗器等本體振動大的設(shè)備會產(chǎn)生非常不利的影響，振動將直接通過地面?zhèn)鬟f至室外。在設(shè)備底部安裝隔振器，降低因設(shè)備本體的擾力作用引起的機(jī)器支承結(jié)構(gòu)或地基的振動對于降低噪聲效果明顯。此外，散熱設(shè)備與變壓器和電抗器之間應(yīng)采用柔性連接方式，剛性接觸面之間設(shè)置橡膠墊或涂刷阻尼材料。

2.5 風(fēng)機(jī)與通風(fēng)管道消聲處理

風(fēng)機(jī)與通風(fēng)管道的消聲處理主要通過管道隔聲，風(fēng)機(jī)進(jìn)出風(fēng)口加裝消聲器和隔振措施來實現(xiàn)。設(shè)計時應(yīng)盡量選用高效、低噪音的風(fēng)機(jī)，根據(jù)設(shè)備溫度采用可變速風(fēng)扇。同時在進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)端與排風(fēng)機(jī)的出風(fēng)端安裝高性能的阻尼消聲器。此外，通風(fēng)管道在固定或拼接處應(yīng)采用高阻尼的柔性連接減小振動，在安裝時盡量避免彎道多、截面突變等問題。

3 結(jié)論

附建式變電站地處城區(qū)，變電站噪聲會通過進(jìn)排風(fēng)管道、門窗、通風(fēng)百葉等對主體建筑和周圍環(huán)境產(chǎn)生影響，尤其是對毗鄰變電站的居民住宅，噪聲排放問題必須引起足夠的重視。對于這類特殊的附建式變電站，采取的噪聲控制手段應(yīng)該是隔聲、吸聲、消聲相結(jié)合的綜合措施。此外，在選購變電站內(nèi)強(qiáng)噪聲設(shè)備，如主變壓器、電抗器、散熱設(shè)備時，應(yīng)充分考慮其低噪聲的性能指標(biāo)，盡可能減輕后期噪聲治理的經(jīng)濟(jì)成本和技術(shù)壓力。

[1]李福權(quán).附建式變電站的建設(shè)設(shè)計探討[J].大眾用電,2012(10):16-17.

[2]聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].GB 3096-2008.

[3]李明,陳錦棟. 城市110kV室內(nèi)變電站噪聲控制的分析[J].噪聲與振動控制,2012(01):105-108.