330kV/110kV合建戶內(nèi)變電站噪聲控制分析

董 倩，魏 勇，郭留明，馮燕軍，劉星宇

(1.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司，蘭州 730030；2.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，蘭州 730050； 3.中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司，西安 710075；4.國(guó)網(wǎng)蘭州供電公司，蘭州 730070)

引 言

近年來，隨著輸變電工程的加快建設(shè)和城市化水平的不斷提高，城市中心區(qū)的負(fù)荷水平不斷上升，使得原本不存在環(huán)境噪聲問題的變電站建設(shè)和運(yùn)行感到了前所未有的環(huán)保壓力，并且隨著環(huán)保要求的逐步提高，公眾環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，變電站運(yùn)行噪聲引發(fā)的環(huán)保投訴日益增多，成為了亟待解決的重要環(huán)境問題[1～4]，這給已投運(yùn)變電站噪聲治理和新建變電站環(huán)保設(shè)計(jì)均提出了新的考驗(yàn)[5-6]。

本文以擬建的某330kV/110kV合建戶內(nèi)變電站為研究對(duì)象，結(jié)合變電站所處聲環(huán)境功能區(qū)劃和變電站周圍居民樓分布情況(北側(cè)規(guī)劃有1棟33層居民樓)，采用SoundPLAN噪聲軟件對(duì)整個(gè)變電站建立三維模型，針對(duì)變電站主要聲源及其特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)噪聲防護(hù)措施設(shè)計(jì)和去工業(yè)化設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合[7]，有針對(duì)性的采取治理措施。對(duì)主變散熱器及風(fēng)機(jī)敞開側(cè)采取加裝聲屏障措施，針對(duì)高層聲環(huán)境敏感目標(biāo)采取去工業(yè)化設(shè)計(jì)兼做隔聲方式，確保站界和站外環(huán)境敏感目標(biāo)噪聲滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

1 330kV戶內(nèi)變電站噪聲監(jiān)測(cè)概況

通過對(duì)某330kV戶內(nèi)變電站噪聲現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和監(jiān)測(cè)，主要聲源為主變、主變散熱器和風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)、電容器、電抗器、建筑通風(fēng)口等主要聲源設(shè)備、設(shè)施。

1.1 監(jiān)測(cè)環(huán)境

監(jiān)測(cè)期間天氣晴，氣溫在14～18℃，相對(duì)濕度45%～55%，風(fēng)速0.8～1.2m/s，監(jiān)測(cè)環(huán)境滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。設(shè)備負(fù)荷不小于額定負(fù)荷的75%。

1.2 監(jiān)測(cè)儀器

測(cè)量?jī)x器選用AWA6288型聲級(jí)計(jì)，性能符合GB/T 3785的Ⅰ型聲級(jí)計(jì)要求，并按照GB/T 3768的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行校準(zhǔn)。

1.3 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)

330kV主變壓器監(jiān)測(cè)布點(diǎn)示意圖見圖1，監(jiān)測(cè)布點(diǎn)滿足《電力變壓器 第10部分：聲級(jí)測(cè)定》(GB/T1094.10-2003)中相關(guān)要求，由于主變位于各自獨(dú)立的主變室內(nèi)，且相互之間有隔聲墻阻擋，相互影響較小，因此對(duì)2#和3#主變進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖1 主變監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖Fig.1 Schematic diagram of main transformer monitoring points

主變散熱器風(fēng)扇監(jiān)測(cè)布點(diǎn)示意圖見圖2，由于散熱器左右對(duì)稱，且所處環(huán)境完全相同，因此僅在一側(cè)布點(diǎn)。

風(fēng)機(jī)口和卷簾門外面布點(diǎn)示意圖見圖3。

圖2 主變散熱器監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖Fig.2 Schematic diagram of main transformer radiator monitoring points

圖3 風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖Fig.3 Schematic diagram of fan monitoring points

2 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析及建模預(yù)測(cè)

2.1 監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

2.1.1 監(jiān)測(cè)結(jié)果

330kV主變各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位監(jiān)測(cè)結(jié)果見表1，監(jiān)測(cè)值在65.7～77.1dB(A)之間。主變監(jiān)測(cè)點(diǎn)聲壓級(jí)最大、最小值分別為7#、22#點(diǎn)，其頻譜如圖4所示。分析可知主變監(jiān)測(cè)點(diǎn)頻譜在250Hz達(dá)到最大值，并隨頻率逐漸減小，頻率大于500Hz減小幅值變大。

表1 主變?cè)肼暠O(jiān)測(cè)結(jié)果Tab.1 Monitoring results of main transformer noise (dB(A))

圖4 主變監(jiān)測(cè)點(diǎn)位最大、最小值噪聲頻譜Fig.4 Maximum and minimum noise spectrum at main transformer monitoring point

主變散熱器及風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位噪聲監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2，監(jiān)測(cè)值在69.9～73.1dB(A)之間，最小值出現(xiàn)在2#監(jiān)測(cè)點(diǎn)，最大值出現(xiàn)在8#監(jiān)測(cè)點(diǎn)。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)頻譜見圖5，各頻段最大值主要集中在31.5Hz中心頻率處，大于500Hz后幅值迅速變小。

表2 主變散熱器噪聲監(jiān)測(cè)結(jié)果Tab.2 Noise monitoring results of radiator of main transformer (dB(A))

圖5 主變散熱器噪聲頻譜Fig.5 Noise spectrum of main transformer radiator

風(fēng)機(jī)口和卷簾門外面監(jiān)測(cè)結(jié)果頻譜見圖6。風(fēng)機(jī)外1m處噪聲為80.8dB(A)，風(fēng)機(jī)卷簾門外1m處噪聲為64.3dB(A)，通過卷簾門后噪聲隔聲量約16.5dB(A)，且低頻段隔聲量相對(duì)較小，頻率越高隔聲量越大。

圖6 風(fēng)機(jī)測(cè)量點(diǎn)噪聲頻譜Fig.6 Noise spectrum of fan

2.1.2 模型建立及驗(yàn)證

在上述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用SoundPLAN軟件建立變電站三維預(yù)測(cè)模型，其中主變室的門、通風(fēng)口及主變室建立垂直面源模型(源強(qiáng)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)減去相應(yīng)隔聲量)，主變散熱器及風(fēng)機(jī)建立水平面源模型，主變室、GIS室、電容器及電抗器的通風(fēng)口建立點(diǎn)源模型，詳見圖7。

仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比見圖8，由于監(jiān)測(cè)結(jié)果中晝間監(jiān)測(cè)值受道路噪聲影響相對(duì)較大，因此與預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比時(shí)僅考慮夜間噪聲。

圖7 戶內(nèi)變電站三維仿真模型Fig.7 3D simulation model of indoor substation

圖8 戶內(nèi)變電站仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比圖Fig.8 Comparison between simulation results and measured results of indoor substation

由圖8可知，仿真計(jì)算結(jié)果和監(jiān)測(cè)結(jié)果基本一致，最大差值2.3dB(A)，并且該點(diǎn)偏差大的原因是受夜間公路噪聲影響，因此采用以上模型理論預(yù)測(cè)結(jié)果是可信的。

2.2 330kV/110kV合建戶內(nèi)變電站噪聲建模預(yù)測(cè)

針對(duì)某擬建的330kV/110kV合建戶內(nèi)變電站，利用SoundPLAN噪聲預(yù)測(cè)軟件，在上述建模的基礎(chǔ)上建立三維模型，詳見圖9。源強(qiáng)數(shù)據(jù)見表3。

圖9 某330kV/110kV合建變電站三維仿真模型Fig.9 3D simulation model of 330kV/110kV indoor substation

表3 某330kV/110kV合建變電站主要設(shè)備噪聲水平Tab.3 Noise level of main equipment in 330kV/110kV substation (dB(A))

圖10 某330kV/110kV合建變電站噪聲仿真結(jié)果Fig.10 Noise simulation results of 330kV/110kV co-construction substation

由圖10和表4的預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出，變電站南側(cè)部分區(qū)域和北側(cè)居民樓的部分樓層均不滿足《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》2類標(biāo)準(zhǔn)要求。

對(duì)變電站主要設(shè)備聲源進(jìn)行分析，南側(cè)廠界和北側(cè)居民樓影響較大的聲源為主變散熱器及風(fēng)機(jī)。對(duì)南側(cè)廠界超標(biāo)問題，在不影響通風(fēng)的情況下，在鏤空側(cè)布設(shè)約3m高度聲屏障，起到一定的吸聲、隔聲作用。對(duì)北側(cè)居民樓超標(biāo)問題，將去工業(yè)化設(shè)計(jì)理念和降噪措施相結(jié)合，在北側(cè)設(shè)置的隔聲屏寫上電網(wǎng)公司核心價(jià)值觀“誠(chéng)信、責(zé)任、創(chuàng)新、奉獻(xiàn)”等標(biāo)語，起到隔聲作用的同時(shí)，也是對(duì)電網(wǎng)公司的一種宣傳，使公眾更容易接受，隔聲屏與水平方向夾角取45°，詳見圖11。

表4 某330kV/110kV合建變電站噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果Tab.4 Noise prediction results of 330kV/110kV co-cosntruction Substation (dB(A))

圖11 某330kV/110kV合建變電站 三維仿真模型(措施后)Fig.11 3D simulation model of 330kV/110kV co-construction indoor substation (taking measures)

由圖12和表5的預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出，針對(duì)主變散熱器及風(fēng)機(jī)采取相應(yīng)措施后，合建變電站站界及北側(cè)33層居民樓均能滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求，尤其對(duì)北側(cè)高層環(huán)境敏感目標(biāo)，與原有方案相比，最大可降低約11.7dB(A)，效果顯著。

圖12 某330kV/110kV合建變電站 噪聲仿真結(jié)果(措施后)Fig.12 Noise simulation results of 330kV/110kV co-construction Substation (after measures)

3 結(jié) 論

3.1 針對(duì)330kV/110kV合建變電站，采用SoundPLAN噪聲軟件對(duì)其建立三維仿真模型，預(yù)測(cè)結(jié)果表明，對(duì)主變室、門、通風(fēng)口及風(fēng)機(jī)等采取措施后，站界和站外高層環(huán)境敏感目標(biāo)均不能滿足聲環(huán)境相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求，需對(duì)主要聲源進(jìn)一步采取措施。

3.2 針對(duì)廠界貢獻(xiàn)的主要聲源——主變散熱器及風(fēng)機(jī)，在鏤空側(cè)采取設(shè)置一定高度的聲屏障，可使該側(cè)廠界噪聲最大可降低約3.4dB(A)，滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表5 某330kV/110kV合建變電站噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果Tab.5 Noise prediction results of 330kV/110kV Substation (dB(A))

3.3 針對(duì)變電站周圍高層建筑物，方案選擇時(shí)將主變散熱器及風(fēng)機(jī)等主要聲源布置在遠(yuǎn)離高層建筑物一側(cè)，同時(shí)將去工業(yè)化設(shè)計(jì)理念和降噪措施相結(jié)合，采取隔聲屏同時(shí)兼作宣傳標(biāo)語的形式，起到隔聲、消聲作用，與原有方案相比，最大可降低約11.7dB(A)，效果顯著。