周衛(wèi)國(guó)

(臨汾電力設(shè)計(jì)院，山西臨汾 041000)

0 引言

變電站對(duì)周?chē)h(huán)境的影響因素中，噪聲污染是非常明顯和重要的一個(gè)問(wèn)題，需要認(rèn)真分析其產(chǎn)生的原因，從而有針對(duì)性的采取措施加以解決。本文以山西省臨汾市堯都區(qū)御景水城110 kV變電站的設(shè)計(jì)為例，淺談全戶(hù)內(nèi)變電站噪聲防治的一些設(shè)計(jì)措施。

太行御景水城規(guī)劃區(qū)位于臨汾市堯都區(qū)西南部，西臨濱河?xùn)|路，目前一期項(xiàng)目正在建設(shè)之中，未來(lái)將規(guī)劃為融商業(yè)，地產(chǎn)，居住，城市文化為一體的綜合性區(qū)域，屬堯都區(qū)城市規(guī)劃中的重點(diǎn)項(xiàng)目。

臨汾堯都御景110 kV變電站地處太行御景水城規(guī)劃開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)，設(shè)計(jì)為全戶(hù)內(nèi)變電站形式。本站所處的特殊地理位置給全站噪聲防治提出了更高的要求，使“資源節(jié)約性、環(huán)境友好型、工業(yè)化”的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為重要。使之不但能滿(mǎn)足未來(lái)安全運(yùn)行和使用要求，而且要與城市及小區(qū)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)、節(jié)能、消防安全等要求，使之融入四周整體環(huán)境，最大程度減少對(duì)住戶(hù)的影響。在變電站對(duì)小區(qū)周?chē)h(huán)境的影響中，噪聲治理是重要的一環(huán)。

1 全戶(hù)內(nèi)變電站噪聲產(chǎn)生的原因

1.1 全戶(hù)內(nèi)變電站的噪聲源

我們分析全戶(hù)內(nèi)變電站的形式可以知道，其主要噪聲源為:

1)主變壓器運(yùn)行產(chǎn)生的低頻噪聲，只要變壓器運(yùn)行，其噪聲便不會(huì)停止。

2)全戶(hù)內(nèi)變電站各配電裝置室尚需配置事故排煙、通風(fēng)換氣的風(fēng)機(jī)，而風(fēng)機(jī)的風(fēng)扇推動(dòng)空氣從而產(chǎn)生空氣動(dòng)力噪聲。其噪聲源隨風(fēng)機(jī)啟動(dòng)而產(chǎn)生，風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行而消失。由于風(fēng)機(jī)根據(jù)需要啟停，并非一直運(yùn)行的設(shè)施，故一般出現(xiàn)的間隔周期較長(zhǎng)，產(chǎn)生的時(shí)間較短，消失快。

3)主變壓器及配電裝置運(yùn)行產(chǎn)生的震動(dòng)會(huì)通過(guò)樓板、基礎(chǔ)等向外傳播形成固體噪聲。其噪聲源也隨設(shè)備運(yùn)行而一直存在，但是噪聲分貝低，噪聲量小。可見(jiàn)，對(duì)周?chē)h(huán)境的影響最大的噪聲源來(lái)自主變壓器，其次是風(fēng)機(jī)。了解主變壓器噪聲產(chǎn)生的原理和規(guī)律，才能有針對(duì)性進(jìn)行降噪設(shè)計(jì)。

1.2 全戶(hù)內(nèi)變電站噪聲傳播的途徑

一般來(lái)講戶(hù)內(nèi)變電站噪聲有兩個(gè)傳播途徑，一是通過(guò)空氣的傳播即空氣噪聲傳播(含透過(guò)門(mén)、窗、氣窗、軸流排風(fēng)機(jī)等圍護(hù)結(jié)構(gòu)通流通道或隔聲量較小構(gòu)件的空氣噪聲)，二是通過(guò)固體的傳播即通過(guò)變壓器的地腳、基礎(chǔ)以及基礎(chǔ)四周和下面的土壤向外傳播，亦稱(chēng)為固體噪聲的傳播。變壓器安裝在變壓器室，在運(yùn)行中要產(chǎn)生一定的熱量，變壓器室都設(shè)計(jì)有較大面積的通風(fēng)散熱通流通道——大門(mén)的下部是進(jìn)風(fēng)百葉窗，房屋的另一側(cè)上部也設(shè)有排風(fēng)百葉窗，有的變配電站的變壓器室還設(shè)有氣樓，室外冷空氣從大門(mén)下的百葉窗進(jìn)入主變室，熱空氣從上部的百葉窗和氣樓排至室外。變壓器的噪聲通過(guò)上下百葉窗和氣樓等的通流通道向外傳播，也透過(guò)隔聲量較小的門(mén)向外傳播，變壓器室的墻體和屋頂?shù)母袈暳枯^大，變壓器噪聲透過(guò)墻體和屋頂向外傳播的噪聲量可以忽略不計(jì)。從市區(qū)常見(jiàn)的室內(nèi)變電站變壓器室的建筑形式分析，安裝在變壓器室的電力變壓器的噪聲主要通過(guò)兩個(gè)途徑向外傳播，一是主變壓器直對(duì)的通風(fēng)百葉窗，二是上部的通風(fēng)百葉窗或氣樓兩側(cè)的通風(fēng)百葉窗。

2 全戶(hù)內(nèi)變電站經(jīng)常存在的問(wèn)題

城市全戶(hù)內(nèi)變電站雖然比戶(hù)外變電站噪聲污染小很多，但是由于所處環(huán)境不同，要求標(biāo)準(zhǔn)也不相同，如果考慮不全面，設(shè)計(jì)不周，就會(huì)對(duì)周?chē)沫h(huán)境產(chǎn)生影響。一般來(lái)講，經(jīng)常出現(xiàn)以下幾個(gè)問(wèn)題:

圖1 規(guī)劃場(chǎng)地位置

1)不清楚不同功能區(qū)環(huán)境噪聲限值標(biāo)準(zhǔn)，使噪聲污染達(dá)標(biāo)。

2)不注重周?chē)季?，平面?guī)劃時(shí)使得主噪聲源距離生活建筑過(guò)近，對(duì)居民工作和生活產(chǎn)生影響。

3)設(shè)備選型對(duì)降噪沒(méi)有要求，使噪聲污染難以治理。

4)建筑沒(méi)有采取降噪措施，或降噪措施不利，使噪聲分貝難以控制在標(biāo)準(zhǔn)以下。

可見(jiàn)，變電站噪聲的防治是需要綜合多方面因素考慮的，一旦產(chǎn)生噪聲污染，就會(huì)給周?chē)用駧?lái)煩惱，甚至引起投訴和糾紛。

3 本站采取的設(shè)計(jì)措施

3.1 規(guī)劃布局措施

表1 不同功能區(qū)環(huán)境噪聲限值標(biāo)準(zhǔn) dB(A)

對(duì)比表1，分析臨汾堯都御景110 kV變電站所處位置和周?chē)h(huán)境，應(yīng)該劃分為1類(lèi)～2類(lèi)區(qū)，但是本站建設(shè)場(chǎng)地東側(cè)臨近規(guī)劃東大街，所以在建設(shè)場(chǎng)地內(nèi)應(yīng)該盡量靠近東大街會(huì)使噪聲限制標(biāo)準(zhǔn)有所降低。如果單純考慮防噪問(wèn)題，將生產(chǎn)綜合樓布置在緊鄰東大街并使主變室朝向東側(cè)為最佳布置方案。但是綜合考慮各方面因素，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用的方案是:站區(qū)在南北方向處于兩樓中部，東側(cè)緊靠小區(qū)規(guī)劃路。生產(chǎn)綜合樓處于站區(qū)中部，距離東大街約20.60 m，距離北側(cè)居民樓約34 m，距離南側(cè)居民樓約33 m，主變室朝向北側(cè)。生產(chǎn)綜合樓布置于南北兩座居民樓之間的中部，樓間距皆在33 m以上，使主變和風(fēng)機(jī)的噪聲傳播都有足夠空間衰減，減少對(duì)居民的日常生活影響。站區(qū)緊靠建設(shè)場(chǎng)地東側(cè)道路布置，符合噪聲控制的位置選擇原則。規(guī)劃場(chǎng)地位置見(jiàn)圖1，總規(guī)劃布局見(jiàn)圖2。

3.2 建筑物采取的降噪措施

3.2.1 分區(qū)防治

我們將主變壓器選擇為分體布置形式，將主變壓器主體和散熱器分室布置，它的優(yōu)點(diǎn)是將全戶(hù)內(nèi)變電站兩大需要解決的問(wèn)題:通風(fēng)散熱和防噪進(jìn)行分區(qū)防治，主變壓器室將主要以防噪為主，散熱器室將以通風(fēng)散熱為主，使防治措施可以更有針對(duì)性且利于實(shí)施，避免了顧此失彼的情況。主變壓器室除通風(fēng)換氣窗外，只設(shè)置2臺(tái)智能軸流風(fēng)機(jī)作為事故排煙措施和夏季極端高溫天氣時(shí)的強(qiáng)排措施，平時(shí)不開(kāi)啟，減少了噪聲源。

圖2 總規(guī)劃布局

3.2.2 選用新設(shè)備，采取吸聲、隔聲、消聲措施

1)吸聲措施。

變壓器輻射出噪聲以后首先在室內(nèi)傳播，當(dāng)聲波遇到墻面、屋面、地面后被反射回來(lái)，反射聲波再遇到變電室壁面后再次反射……顯然變壓器輻射的直達(dá)聲波和一次反射聲波、二次反射聲波、N次反射聲波相互疊加，使室內(nèi)噪聲大大增強(qiáng)。建筑聲學(xué)理論研究表明，室內(nèi)噪聲的大小不僅僅與聲源聲級(jí)有關(guān)，還與室內(nèi)壁面的平均吸聲系數(shù)有關(guān)。室內(nèi)吸聲的方法通常都是在內(nèi)墻面，頂面鋪吸聲材料，如離心玻璃棉、巖棉、礦渣棉等阻性纖維材料，也可以采用穿孔板、吸聲磚、薄膜吸聲盒等抗性吸聲材料。變電室內(nèi)的吸聲可以采取阻性吸聲和抗性吸聲兩種方法。分析變壓器噪聲的頻率特點(diǎn)，聲能主要集中在500 Hz以下，100 Hz為基頻，如采用抗性吸聲，要求的吸聲腔體較大，而且這樣占用變電房?jī)?nèi)的空間較多，而且一種抗性吸聲結(jié)構(gòu)只能吸收某一段頻率的聲能，吸聲效果較差。如采用阻性吸聲材料，其對(duì)低頻聲波的吸聲效果較差，但其頻帶較寬，另外可以通過(guò)增加吸聲材料容重和吸聲層后面預(yù)留空腔的形式改善對(duì)低頻聲波的吸聲效果。如果采取微穿孔板結(jié)構(gòu)吸聲，其吸聲效果最好，但其加工難度大、造價(jià)高。

通過(guò)以上分析和比較，我們采取的設(shè)計(jì)是在主變壓器室內(nèi)墻四周安裝吸聲結(jié)構(gòu)，降低主變室混響噪聲和總噪聲級(jí)，減少噪聲向外傳播的強(qiáng)度。本站生產(chǎn)綜合主變室內(nèi)墻吸聲材料選擇為離心玻璃棉，阻性吸聲材料的護(hù)面板采用鋁合金穿孔板，因?yàn)殇X合金穿孔板不怕銹蝕，使用壽命長(zhǎng)，且具有屏蔽電磁波的功能。吸聲面設(shè)置在主變壓器四周內(nèi)墻和角隅處，為滿(mǎn)足變電站安全規(guī)程，并且距離輸入輸出線等高壓器件1 m以外。吸聲面的結(jié)構(gòu)為鋁合金龍骨固定在壁面上，龍骨間距在500腿以下，超細(xì)玻璃棉容重30 kg/m3，用玻璃纖維布包覆好，面層為鋁合金穿孔板。

2)隔聲措施。

主變壓器室進(jìn)出大門(mén)面積較大(本站約為25 m2)，雖然采用砌磚封堵最為簡(jiǎn)便并可有效進(jìn)行隔聲，但是考慮到3號(hào)主變投運(yùn)和1號(hào)，2號(hào)主變大修時(shí)，需要拆除墻體和重新砌筑，會(huì)對(duì)四周環(huán)境造成破壞并影響居民生活，并且主變壓器室也需要一定的進(jìn)排風(fēng)通道面積，因而設(shè)計(jì)中我們常選擇通風(fēng)消聲隔音大門(mén)的設(shè)計(jì)方案。

具體優(yōu)點(diǎn)為:a.折疊式配以帶特種軸承鉸鏈，開(kāi)啟輕便靈活，并方便拆卸。b.多種隔聲消音措施，隔聲消音效果明顯，隔聲量可達(dá)到15 dB(A)～25 dB(A)。c.大門(mén)外表可貼塑合金板及其他材料，配合整體建筑立面效果。d.大門(mén)上的通風(fēng)消聲百葉窗背后安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，當(dāng)接受火警信號(hào)后可自動(dòng)關(guān)閉，滿(mǎn)足智能變電站消防聯(lián)動(dòng)要求。e.面板采用復(fù)合彩鋼板，滿(mǎn)足防火要求。

此外為保證隔聲門(mén)的降噪效果，在門(mén)與門(mén)框之間做成階梯狀的企口并加設(shè)橡膠密封條，使門(mén)、框之間嚴(yán)密合縫，此外隔聲門(mén)內(nèi)側(cè)可以再加一層吸聲層，以降低室內(nèi)的混響，其結(jié)構(gòu)與主變室內(nèi)墻吸聲層相同。

3)消音措施。

采取主變壓器與散熱器分室布置后，主變室已不需要大面積的進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)口，有效降低了噪聲外泄的途徑，不過(guò)主變室依然需要一定面積的風(fēng)道口，滿(mǎn)足室內(nèi)換氣要求。根據(jù)前面全戶(hù)內(nèi)變電站噪聲傳播途徑的分析，我們知道這些風(fēng)道口如果不采取消聲措施，就會(huì)有一定量的噪聲外泄造成污染。此外，配電裝置室的風(fēng)機(jī)啟運(yùn)也會(huì)產(chǎn)生噪聲，也應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況采取消音措施。在本站設(shè)計(jì)中，產(chǎn)生噪聲較大的主變壓器室等房間的通風(fēng)百葉窗。

具體優(yōu)點(diǎn)為:a.消聲量大，可消聲15 dB(A)～25 dB(A);b.安裝方便，重量輕，美觀大方，通風(fēng)量45%以上。

10 kV配電裝置室由于沒(méi)有窗戶(hù)直接對(duì)室外，采用的是機(jī)械通風(fēng)方式，風(fēng)機(jī)換氣率較高。首先風(fēng)機(jī)位置設(shè)在房間東西兩側(cè)，面對(duì)道路，不直對(duì)南北側(cè)居民樓;其次，風(fēng)機(jī)配裝管式消聲器，其優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，消聲量大。

3.3 設(shè)備選型

國(guó)網(wǎng)典型110 kV變壓器可分為自冷和風(fēng)冷兩種形式，其結(jié)構(gòu)基本相同，它們主要由鐵心、繞組線圏、油箱和其他附件構(gòu)成。但是風(fēng)冷變壓器自身配置有冷卻風(fēng)扇，風(fēng)冷式變壓器冷卻風(fēng)扇的噪聲不容忽視。冷卻風(fēng)扇噪聲既有振動(dòng)引起的機(jī)械噪聲，也有風(fēng)扇推動(dòng)空氣產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲，其空氣動(dòng)力噪聲比機(jī)械噪聲大得多，也比變壓器的電磁噪聲大，因此風(fēng)冷式變壓器噪聲比自冷式高得多，一般達(dá)到80 dB(A)～85 dB(A)左右。

我們?cè)谥髯儔浩鞯脑O(shè)備選型中，選用冷卻方式為自然油循環(huán)的自冷式變壓器，噪聲可控制在60 dB(A)左右。

3.4 其他說(shuō)明

戶(hù)內(nèi)變電站配電裝置基本都安放在各層樓面，設(shè)備運(yùn)行會(huì)對(duì)樓板產(chǎn)生振動(dòng)從而引發(fā)固體噪聲。本站生產(chǎn)綜合樓在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化了配電裝置的布置，使建筑物柱距更小，減小了樓板撓度，加強(qiáng)了整體剛度。其傳出的固體噪聲可忽略不計(jì)。

變壓器還有通過(guò)變壓器的地腳、基礎(chǔ)以及基礎(chǔ)四周和下面的土壤向外傳播的固體噪聲，固體傳聲產(chǎn)生的建筑物噪聲輻射比變壓器和油箱殼體要小得多。如果要防止變壓器振動(dòng)通過(guò)機(jī)座傳到基礎(chǔ)，需要對(duì)整個(gè)變壓器進(jìn)行隔振處理，對(duì)變壓器進(jìn)行隔振應(yīng)該與一般的機(jī)械設(shè)備隔振方法相同，即在變壓器基座與基礎(chǔ)之間加設(shè)減振裝置。減振裝置要根據(jù)機(jī)械設(shè)備的重量、振動(dòng)頻率進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)。由于本站變壓器并非安裝在其他建筑物內(nèi)，而且主變室規(guī)劃位置與四周建筑距離較遠(yuǎn)，其傳出的固體噪聲也可忽略不計(jì)。故本站設(shè)計(jì)中不專(zhuān)門(mén)采取固體噪聲隔聲措施，降低整體造價(jià)。

4 結(jié)語(yǔ)

戶(hù)內(nèi)變電站的噪聲防治需要根據(jù)情況綜合治理，我們?cè)谂R汾堯都御景110 kV變電站的設(shè)計(jì)中，認(rèn)真分析變電站所處環(huán)境，研究噪聲防治的常用辦法，在規(guī)劃布局，設(shè)備選型和建筑物的防噪措施上根據(jù)實(shí)際情況精心設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)綜合治理后，可有效控制變電站的噪聲在40 dB(A)以下，完全滿(mǎn)足1類(lèi)～2類(lèi)環(huán)境對(duì)噪聲控制的要求。