探析變電站噪聲問題及治理措施

文_蘇喆靖 黃薇 北京中環(huán)格億技術(shù)咨詢有限公司

隨著城市化進程的發(fā)展，不斷有大大小小的變電站建成，越來越接近居民區(qū)和人口密集區(qū)域，甚至有變電站已經(jīng)被居民小區(qū)所包圍。電力建設(shè)不但和每個人的生活已經(jīng)息息相關(guān)，同時也給居民帶來了許多不可避免的問題，變電站建設(shè)帶來的噪聲擾民就是其中最嚴重的一項。在夏季用電高峰期，變電站的負荷率非常高，由此帶來的噪聲也很大，引起了越來越多的糾紛，舉報事件也不斷增多。所以，研究變電站的噪聲起源，分析噪聲原因并尋找降低噪聲的辦法，對以后變電站新建和改建有著非常重要的意義。

1 變電站概述

變電站，就是改變電壓的場所，為實現(xiàn)把發(fā)電廠的電能輸送到遠處，先要把電壓進行升壓處理，把普通電壓轉(zhuǎn)化為高壓，輸送到用戶處再按照需求進行降壓。變電站在電力整個系統(tǒng)中主要發(fā)揮以下作用：電能的接受及分配、電壓的變換、電力流向的控制、電壓的調(diào)整等作用，它主要是通過變壓器將各級電網(wǎng)聯(lián)系起來。此外，電路的開關(guān)設(shè)備，匯集電流的母線，計量和控制用儀表、互感器、防雷保護裝置、繼電保護裝置和調(diào)度通信所使用的裝置等也是變電站的重要組成部分，同時還要配備一系列補償設(shè)備。

2 變電站噪聲的來源

變電站的噪聲源頭其實主要來自本體噪聲和輔助設(shè)備兩部分。

2.1 本體的噪聲

變電站本體的噪聲主要來源是變壓器在運行時所產(chǎn)生的電磁噪聲，電磁噪聲遠高于母線引起的電暈噪聲。有些變電站冷卻機所產(chǎn)生的氣流噪聲以及機械噪聲也是一部分噪聲來源。機械噪聲有來自變壓器運行時所產(chǎn)生的電磁噪聲，鐵芯隨著勵磁電流振動下所發(fā)出的噪聲，負載電流所產(chǎn)生的漏磁。引起繞組、油箱壁的振動，鐵芯硅鋼片的磁致伸縮現(xiàn)象也是產(chǎn)生變壓器工作噪聲的主要因素。所產(chǎn)生的噪聲疊加混合后以聲波的方式向周圍環(huán)境傳播。

2.2 輔助設(shè)備的噪聲

輔助設(shè)備的噪聲主要來自冷卻風扇和油泵運行時的噪聲，以及連接部位運轉(zhuǎn)時不斷振動造成的噪聲，變壓器本體在振動的時候也有可能通過變壓器上的油管、接頭及其它裝配零件引起震動并傳遞給冷卻器，因此加劇其振動的劇烈程度產(chǎn)生噪聲。油泵在運行時會產(chǎn)生振動不斷地輻射噪聲，在外界環(huán)境氣溫較高的時候，為了對設(shè)備進行冷卻降溫，冷卻風扇也會產(chǎn)生振動噪聲和輻射噪聲。

3 變電站噪聲的特點

（1）變壓器的噪聲屬于中低頻噪聲，變壓器的風冷機械噪聲屬于中高頻噪聲。變壓器所產(chǎn)生的噪聲本身具有不穩(wěn)定性，當其自身處于空載或運行功率相對較低的時候，所產(chǎn)生的噪聲影響程度就相對低些，當風冷機滿負荷運行的時候噪聲級水平就相對較高。噪聲的頻率越低，對于噪聲治理來說治理難度也就相對越大，由于低頻噪聲相對中高頻率噪聲的波長更長，而且隨距離變遠衰減率越低，因此不容易被吸收和治理。

（2）噪聲具有與噪聲源同步產(chǎn)生，同步停止的特點。噪聲污染對周圍的局部范圍有影響，隨距離的變遠而變?nèi)?。因此降低噪聲污染，首先考慮的方法是降低聲源所發(fā)出的噪聲，然后在噪聲到達人的耳膜之前，采取各種各樣消聲、隔聲、阻尼等方法，盡可能的降低聲源的振動噪音?；蛘邔鞑ブ械脑胍粲行ё钃鹾臀?，達到允許的范圍，以減弱對周圍人員的生產(chǎn)生活帶來影響。

4 變電站噪聲頻譜分析

(1)表1分別對變電站的5臺變壓器進行頻譜分析的測量數(shù)據(jù)。

表1 變電站噪聲實測頻譜數(shù)據(jù)分析

從表1可以看出，變壓器噪聲由變壓器本體噪音和冷卻裝置噪音等多種聲源疊加組成，噪聲組成頻率多樣化，噪聲頻率在250～500Hz范圍內(nèi)。因此，當選用隔聲材料的時候，應(yīng)該采用吸收低頻噪聲作用較強的吸音材料，特別是要針對500Hz頻率噪聲的吸音隔音的材料。

(2)輔助設(shè)備引起的噪聲主要來自于冷卻風機風扇，為了研究冷卻風機風扇對噪聲的影響程度，選擇了D1、D2兩家35kV的變電站進行了冷卻風扇噪聲影響測試試驗，結(jié)果如表2。由表2可見，冷卻風機風扇對噪聲的作用還是比較大的。

表2 冷卻風扇和噪聲的關(guān)系dB( A)

5 變電站所產(chǎn)生的噪聲對周圍環(huán)境的影響

變電站發(fā)出的噪聲首先會對變電站內(nèi)的工作人員造成多各種危害，最直接的是對聽覺的傷害，會干擾工作人員聽取聲音信息，同時也對工作人員的休息和睡眠造成干擾，導致人員的疲勞、煩躁、惡心，甚至情緒失控，并進一步對人體的生理和心理造成難以評估的影響。當人長時間處在100dB左右的噪聲環(huán)境中，會感到刺耳難受，甚至會造成暫時性耳聾和耳鳴眩暈等癥狀。人在90db左右的環(huán)境中，發(fā)生耳聾的幾率會比常人大大增高。如果人處在70dB左右的環(huán)境中，人員之間說話交流會受到明顯影響。因此，現(xiàn)在很多國家已經(jīng)對環(huán)境噪聲污染制定了具體的范圍標準。我國也有了相應(yīng)的噪聲污染標準，以國標中提出的二類晝夜標準為例，6：00～22：00噪聲范圍不得高于60dB。在電力工程設(shè)計過程中也提出了距離運行中的電器2m時不得超出此噪音水平。由于噪聲危害的客觀性，在變電站內(nèi)，特別要重視噪音對變電站內(nèi)的工作人員和對周邊居民帶來的影響，同時要采用各種治理辦法和措施進行有效治理。

6 變電站噪聲的降噪措施

變電站引起的噪聲以聲波的形式均勻向四周傳播出去，聲波使變電站噪聲到達廠界排放的標準，具有一般波傳播的一致特點，即有折射、反射、衍射、干擾、疊加、共振等特點。在變電站內(nèi)各種障礙物較多的情況下，噪聲傳播過程中碰到障礙物時，會繞過障礙物繼續(xù)傳播。因此，一般的運用隔音墻的辦法只能降低一部分噪聲，對于明顯的根治噪音不是有效的方法，通過查閱現(xiàn)有資料，將已經(jīng)成熟的降噪措施整理如下。

（1）給變壓器進行封閉或半封閉處理。變壓器噪聲治理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是對降低本體噪聲的治理，把變壓器本體置于封閉的吸音房內(nèi)，不但可以吸收部分噪聲，而且可以基本切斷噪聲的傳播途徑，降噪的效果特別好。

（2）由于變電站噪聲特性特殊，變電站的結(jié)構(gòu)以及所處位置及環(huán)境各異，所以噪聲水平也會各異。同時由于周圍的噪音敏感點不同，所采用的治理技術(shù)也應(yīng)該有所區(qū)別。不但要從聲源和傳播途徑多方面同時治理，在實踐治理工程時還需要根據(jù)具體情況進行合理的計算，通過計算數(shù)據(jù)進行合理的選材，以明確結(jié)構(gòu)尺寸、通風散熱量、噪聲消減量等。

（3）采用低噪聲的變壓器產(chǎn)品。目前變壓器制造廠家也意識到這個問題，對傳統(tǒng)變壓器進行降噪優(yōu)化，以滿足用戶對噪聲的技術(shù)需要，不斷應(yīng)用有效的辦法來降低變壓器工作時產(chǎn)生的噪聲。例如改變原來的降低磁密、改進鐵芯結(jié)構(gòu)。改進油箱結(jié)構(gòu)，運用低噪聲的冷卻風機裝置等有效措施。

（4）在建設(shè)露天變電站時,采用一些半封閉和封閉措施，增加隔聲屏，采用油浸自冷的方式進行冷卻，從而有效避免風機以及循環(huán)泵可能會產(chǎn)生的噪聲。因變電站通常所產(chǎn)生的噪聲多為低頻，宜選擇吸收低頻噪聲作用強的吸音材料以降低噪音。為了把主變底部剛性連接變?yōu)橛芯彌_墊料的連接，給主變底部增設(shè)減振橡膠墊，減少固定振動，可明顯降低噪聲。

（5）內(nèi)墻貼泡沫玻璃吸聲磚。吸聲材料可選離心玻璃棉或巖棉, 離心玻璃棉或巖棉的傳熱系數(shù)很小, 同時也是一種非常好的保溫的材料。

7 結(jié)語

針對變電站造成的噪聲治理應(yīng)當根據(jù)具體的噪聲特性、變電站所屬種類、噪聲污染水平、所處建設(shè)的位置、與居民區(qū)的距離和周邊噪音敏感點等實際情況，采用對應(yīng)的治理措施。不僅要從聲源也要從傳播途徑多方面進行詳細的考慮，結(jié)合實際情況進行。通過對變電站噪聲研究，對于新建變電站從設(shè)備選型、規(guī)劃選址和設(shè)備布局等不同階段設(shè)計提供了技術(shù)和經(jīng)驗依據(jù)。