110 kV半戶內變電站噪聲治理技術研究

歐陽玲，周建飛，唐奇，曾惠芳

(國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007)

110 kV半戶內變電站噪聲治理技術研究

歐陽玲，周建飛，唐奇，曾惠芳

(國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007)

為降低在運110 kV半戶內式變電站噪聲影響，利用Sound Plan噪聲分析軟件對變電站降噪措施和效果進行分析。計算結果表明，對于廠界外近距離有高層建筑物的在運110 kV半戶內式變電站，采取優選低噪聲主變和使用BOX－IN結構的噪聲控制措施，可滿足廠界和環境敏感點噪聲達標需求。

半戶內變電站；噪聲治理；聲屏障；BOX－IN

城市建設的發展使得城區土地資源日趨匱乏，隨之而來的是變電站建設用地的縮減，以及廠界外成為住宅區或其他人群密集區域。由于110 kV半戶內式變電站的主變壓器為戶外布置，且受限變電站平面布局，主變壓器往往距離廠界圍墻較近，其噪聲污染對周邊環境的影響尤其明顯。文中針對此類變電站，結合變電站布局及周邊環境等實際情況，提出合適的噪聲控制措施，以滿足周邊環境噪聲標準要求。

1 110kV半戶內式變電站聲源分析

根據文獻 〔1〕及其補充方案，110 kV半戶內式變電站將主變戶外布置，主變之間設防火墻；配電綜合樓呈L型布置，與主變場地均布置于變電站場地中央；110 kV GIS裝置、10 kV高壓室等配電裝置戶內布置，和主控室均布置在配電綜合樓內。變電站以自然通風為主，110 kV GIS室和10 kV高壓室設置軸流風機以滿足機械排風要求。

由于戶內布置的配電設備產生的噪聲被墻體屏蔽，因此110 kV半戶內式變電站噪聲源為戶外布置的主變壓器和軸流風機。其中，110 kV GIS室的軸流風機一般在發生事故及檢修人員進入前才開啟，平時處于關閉狀態；10 kV高壓室的散熱軸流風機，一般在室內溫度較高時啟動；因此110 kV半戶內式變電站的主要噪聲源為主變壓器。主要噪聲源分析見表1。

表1 110 kV噪聲源分析

變壓器噪聲主要來源為電磁噪聲和冷卻系統噪聲。電磁噪聲由鐵芯在磁通作用下產生磁致伸縮性振動引起，其大小與變壓器的功率和磁通密度相關。變壓器功率和鐵芯的磁通密度越大，電磁噪聲越高。電磁噪聲由變壓器向外輻射，特別是在產生共振時，所輻射的噪聲強度更高〔2〕。

根據冷卻方式不同，110 kV主變可分為自冷式和風冷式。采用油浸自冷式 (ONAN)變壓器冷卻系統噪聲較小；采用油浸風冷式 (ONAF)變壓器冷卻系統噪聲較大，當散熱風機開啟時，其產生的噪聲一般大于變壓器的電磁噪聲。

對湖南省內在運的110 kV半戶內式變電站主變噪聲水平調查顯示，110 kV主變壓器噪聲水平一般在58～78 dB(A)區間內，采取風冷式的主變噪聲更高，調查結果見表2。

表2 110 kV半戶內式變電站主變壓器聲壓級分析

2 噪聲治理措施

變電站的噪聲控制是一項系統工程，可以分為規劃防治措施、管理措施和技術措施3個方面，規劃防治措施主要從選址、設計方案選擇等方面進行調整，管理措施主要是從設備管理和維護方面提出管理要求，技術措施則主要從噪聲源和傳播途徑控制措施來實現噪聲治理。

受限于周圍環境條件和站內布局，在運變電站主要以技術措施即聲源降噪和傳播途徑控制來實現對廠界噪聲的控制，其具體思路見圖1〔3〕。

圖1 城區在運變電站噪聲控制技術流程

2.1 聲源降噪

在條件許可情況下，嚴格控制主變選型，優選低噪設備以達到聲源降噪的目的，是變電站噪聲治理中的重要控制措施之一。110 kV半戶內式變電站在廠界外環境敏感建筑物較多或有高層建筑物時，宜采用低噪聲的油浸自冷式主變，主變的額定噪聲需綜合其平面布局、周圍環境狀況和聲環境功能區要求，采用噪聲預測和分析確定。根據計算，位于2類聲環境功能區的110 kV半戶內式變電站主變噪聲一般不應高于 63 dB，1類區不高于60 dB。

2.2 傳播途徑控制

通過優選低噪聲設備控制仍無法達標的，或者進一步降低設備噪聲所需成本較高時，應考慮采用切斷噪聲傳播途徑為主的降噪措施，具體降噪方法可采用消聲、隔聲和隔振等措施〔4－5〕。

1)隔聲:通過材料、構件或結構來隔絕空氣傳播噪聲，主要用于戶外布置的變壓器，常見的形式有隔聲罩、隔聲間和隔聲屏。其降噪效果不僅取決于隔聲材料的隔聲量，還取決于其密封性。

2)消聲:利用具有吸聲內襯或特殊結構形式的氣流管道來降低噪聲，主要用于降低變電站室內聲源及風機噪聲向室外的傳播，一般在進出通風口采用消聲器。普通進氣消聲百葉的消聲量為5～15 dB，普通出風口消聲器的消聲量為15～30 dB。

3)隔振:利用隔振器以降低因主變壓器本身的擾力作用引起支承結構或地基的振動，主要用于戶內式變電站和小區配變引起的結構傳聲降噪。常用的隔振器材有鋼圓柱螺旋彈簧隔振器、橡膠隔振器 (墊)、全金屬鋼絲繩隔振器、空氣彈簧、海綿隔振墊、玻璃纖維管道補償軟連接裝置等。

在運變電站的噪聲控制必須系統而全面地分析變電站布局特點和其聲源特性，根據噪聲預測分析超標的具體情況，選擇經濟可行的降噪處理措施，才能達到最優的效果。

3 噪聲治理應用

3.1 某110 kV變電站現狀

某110 kV變電站在運2臺主變壓器戶外布置，110 kV架空出線2回，變電站周圍建筑物密集。廠界噪聲執行文獻 〔7〕2類聲環境功能區標準(晝間60 dB(A)、夜間50 dB(A))，目前廠界和環境敏感點噪聲超標。

3.2 噪聲超標原因

采用某噪聲預測軟件建立該110 kV半戶內式變電站噪聲分布模型，計算得出變電站噪聲貢獻值，見圖2。該站噪聲超標原因主要為噪聲源較大，噪聲衰減距離不夠。其主要噪聲源為2臺主變，冷卻方式為油浸風冷 (ONAF)，噪聲值分別為75 dB和78 dB；主變與廠界圍墻距離較近，分別為9 m和3 m，衰減距離小。為了滿足變電站廠界噪聲達標排放，需要對變電站進行噪聲治理。

圖2 110 kV變電站噪聲貢獻等聲級線圖

3.3 噪聲控制措施

根據噪聲預測的超標原因和超標位置，對該110 kV變電站實施噪聲治理設計，擬采取的控制措施為聲源控制和切斷傳播途徑。

1)聲源控制:更換主變壓器。將原風冷式主變更換為噪聲較小的油浸自冷式主變，110 kV戶外布置自冷式主變噪聲一般為58～65 dB(A)。

2)傳播途徑控制:采取聲屏障或對主變采取BOX－IN結構切斷主變噪聲傳播途徑，設計降噪量均不小于15 dB。

3.4 治理效果

3.4.1 聲源控制

更換低噪聲主變壓器。控制該110 kV戶外布置自冷式主變噪聲不大于63 dB(A)聲壓級，更換后主變的噪聲貢獻值計算結果見圖3。更換后，北面廠界的噪聲貢獻值可達標，但東面和西面廠界、環境敏感點的噪聲貢獻值超標。由于西面廠界與主變間距過小，綜合考慮治理措施的可行性和經濟性，擬同時采取噪聲傳播途徑控制措施。

3.4.2 噪聲傳播途徑控制

1)在1號主變西面和2號主變東面各設置高9 m的透明聲屏障，聲屏障布置見圖4所示，南面的配電綜合樓不做更改，變電站接線方式不變。設置1號主變側的聲屏障長15 m，2號主變側聲屏障長為10 m，計算得站界噪聲貢獻值平面圖和立面圖見圖5。

圖3 主變聲壓級為63 dB(A)噪聲貢獻等聲級線圖

圖4 聲屏障設置

圖5 加裝聲屏障后噪聲貢獻等聲級線圖

在聲屏障高度以下，廠界和周圍環境敏感點噪聲貢獻值均滿足文獻 〔7〕中的2類標準值。但在聲屏障的屏蔽范圍外，即西面樓房三層以上，變電站噪聲貢獻值超過標準。

因此可知，在運110 kV半戶內式變電站周圍存在高層建筑的情況下，采用聲屏障控制變電站廠界和敏感點噪聲很難滿足標準要求。

2)對2臺主變采用BOX－IN結構，設計可拆卸和帶有通風散熱消聲器的封閉六面體隔聲室將主變封閉，屋面和外墻需留有進出風口和軸流風機，并設置消聲器。采用BOX－IN結構，隔聲效果可達15 dB以上，可以有效降低其噪聲對周圍環境的影響。預測結果見圖6。

圖6 采用BOX－IN結構后噪聲貢獻值等聲級線圖

采用BOX－IN結構后，變電站對廠界噪聲貢獻值將減少20～25 dB(A)，且對環境敏感點在不同高度的噪聲貢獻值為40～45 dB(A)，可滿足文獻〔7〕 中2類標準要求。

3)聲屏障與BOX－IN性能對比。目前，隔聲屏障為變電站噪聲治理中應用最為廣泛的技術手段之一，BOX－IN則主要應用于高壓換流站中〔4〕，這2種方法性能對比見表3。在該110 kV變電站的噪聲治理中，由于主變與圍墻間距較小，且廠界外有高層建筑物，聲屏障無法滿足降噪要求，因此采取降噪效果更好的BOX－IN措施。

表3 聲屏障與BOX－IN性能對比

4 結論與建議

在運的城區110 kV半戶內式變電站噪聲控制措施應根據變電站噪聲預測分析的具體情況，優選低噪聲設備，綜合考慮變電站平面布局、廠界外的環境條件和地形地貌，采取經濟可行的降噪處理措施，并經噪聲預測分析復核。對于廠界外近距離有高層建筑物的在運110 kV半戶內式變電站，可采取優選低噪聲主變和使用BOX－IN結構的噪聲控制措施，滿足廠界和環境敏感點噪聲達標需求。

〔1〕國家電網公司.輸變電工程典型設計110 kV變電站分冊 〔M〕.北京:中國電力出版社，2005.

〔2〕奚曉勤.變壓器噪聲產生的原因及降低噪聲的措施 〔J〕.華東電力，2012，40(4):687-688.

〔3〕周建飛，周年光，陽金純，等.城區變電站噪聲控制典型技術〔J〕.噪聲與振動控制，2011，31(5):173-177.

〔4〕樊小鵬，李麗.變電站噪聲污染評價與控制技術現狀與展望〔J〕.電力科技與環保，2015，31(6):4-7.

〔5〕馬大猷.噪聲與振動控制工程手冊 〔M〕.北京:中國電力出版社，2008.

〔6〕黃瑩，黎小林，李志遠，等.換流變壓器BOX－IN結構的降噪性能 〔J〕.南方電網技術，2011，5(5):18-21.

〔7〕工業企業廠界噪聲排放標準:GB12348—2008〔S〕.北京:中國標準出版社，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

歐陽玲(1983)，女，湖南長沙人，碩士，從事電力環保技術研究。

2016－04－11 改回日期:2016－05－26