保定供電公司 王宏偉

一、引言

近年來，隨著科學技術進步、社會經濟發(fā)展和生活水平的提高，人們的環(huán)保意識也逐步增強。同時，供電系統(tǒng)為進一步提高供電可靠性、保障人民群眾的生產生活，在城區(qū)或城郊修建了變電站及輸電線路，但隨著城市建設的發(fā)展，這部分輸變電設施越來越多的被居民區(qū)或商業(yè)區(qū)所包圍，部分變電站噪聲對周邊居民生活造成不同程度的影響，由此引起的糾紛、上訪成逐年遞增趨勢。通過對高壓輸變電設備的噪聲來源和對噪聲污染特性及各變電站的噪聲傳播和分布特點的分析，有針對性的提出防治措施和方案，同時提供典型案例，為供電單位環(huán)保管理提供基礎資料，并對今后輸變電設備的噪聲治理具有一定的借鑒意義。

二、輸變電設備噪聲的產生及特性分析

(一)輸變電設備噪聲的產生

我們平時所說的噪聲通常是可聽噪聲，主要是指人的聽覺收到的不需要且引起人煩惱的聲音。輸變電設備產生的噪聲主要來自于變壓器、電抗器、帶電架構及輸電線路。

變壓器的噪聲主要來自于變壓器本體及輔助冷卻系統(tǒng)，變壓器本體的噪聲包括鐵心、繞組、油箱等產生的噪聲，其頻率較低；輔助冷卻裝置噪聲主要是風冷型變壓器風扇產生的噪聲，主要集中在中高頻。變壓器聲級的大小與電壓等級、運行負荷、運行年限及生產工藝等因素有直接的關系。根據一些統(tǒng)計結果顯示：220～500kV變壓器的聲級在61～83dB(A)之間；110kV變壓器的聲級在56～76dB(A)之間。對于同一臺變壓器由于受運行負荷、運行年限的影響其噪聲水平會有所升高，如一臺運行10年以上的變壓器其噪聲會較剛運行時提高3～4dB(A)。變壓器的噪聲是變電站中噪聲的最主要來源。

電抗器的噪聲主要來自鐵心式電抗器，其產生與分段鐵心之間的磁吸引力，這些磁吸引力引起的額外振動和噪聲有時甚至會超過變壓器的噪聲，其同樣受電壓等級、生產工藝等因素影響。但一般情況下，電抗器大多與電容器為一體化結構，主要起限流和濾波作用，它的啟停狀態(tài)要視變電站的功率因數而定，所以其噪聲只有在電容器投入運行時才會產生。

帶電架構噪聲主要是低頻部分，受變壓器和電抗器影響較大，據一些統(tǒng)計資料顯示：500kV變電站帶電架構的噪聲平均在43～63dB(A)之間，隨著電壓等級的降低其噪聲水平也會降低。

輸電線路的噪聲主要是電暈產生的可聽噪聲，其聲級受電壓等級、天氣情況影響較大，同時交流輸電和直流輸電線路的可聽噪聲影響也有所不同，但按照輸電線路設計和運行規(guī)范，一般輸電線路距各類房屋都有一定的安全距離，這樣隨著距離的增加可聽噪聲也會相應衰減，再有房屋的屏蔽作用，因此總體來講只要不直接在線路下方，輸電線路產生的噪聲對人的影響相對較小。

另外，一些換流站設備噪聲聲級要明顯高于普通變電站，尤其是直流換流站的設備，但保定電網目前無換流站，因此本文將不做分析和討論。

(二)主要噪聲源特性分析

表1 保定聯(lián)盟路頻譜分析

表2 保定祝澤站頻譜分析

為得到更真實有效的數據，我們會同專業(yè)機構對保定市區(qū)及周邊11座變電站進行了測試(如表1、表2所示)。薛劉營是室內變電站，變壓器封閉，變壓器設備噪聲70dB(A)左右，雖然邊界噪聲50～55dB(A)，由于變壓器封閉，但頂部有通風口對著北測居民樓，對北側居民尤其對高層居民有一定影響。聯(lián)盟路變電站配電設備、變壓器在室內，柵欄門向南，設備噪聲較大，在85dB(A)以上，屬于中高頻噪聲，邊界噪聲較大，柵欄一側達到64.9dB(A)，但該數值是在設備室大門開啟的情況下測得。七一路站設備噪聲較小，東側邊界噪聲達到58.2dB(A)，對界外5米處的單位有一定影響。大陽站，變壓器噪聲70dB(A)，西側圍墻外晝間52.5dB(A)，夜間52.1dB(A)，由于距離居民區(qū)較近，因此對居民有影響，尤其是夜間。其他各站邊界噪聲約50dB(A)左右，大都和居民距離比較大，對居民無明顯影響。從監(jiān)測結果看變壓器最小噪聲在65dB(A)左右，最大噪聲在85dB(A)左右。從噪聲較大、具有代表性的幾個變壓器噪聲頻譜分析來看，電磁性噪聲屬中低頻噪聲，最大頻率是250Hz和500Hz；風冷機械噪聲屬中高頻噪聲，最大頻率為1kHz和2kHz。保定聯(lián)盟路站的2個測點均在風扇正常運行狀態(tài)下測得，噪聲是電磁噪聲和風扇噪聲共同作用的結果，最大噪聲出現(xiàn)在1kHz和2kHz。保定祝澤站，變壓器處于停運狀態(tài)，噪聲主要是電磁性噪聲，最大噪聲出現(xiàn)在500Hz頻率下。

根據《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準》和《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》要求，大部分變電站適用于2類區(qū)域標準，個別變電站邊界部位的噪聲值超過60dB(A)，夜間超過50dB(A)，明顯高于標準中規(guī)定的Ⅱ類噪聲標準。其中大陽變電站由于距離居民區(qū)較近，夜間噪音超標，同時又發(fā)生了居民投訴事件，因此環(huán)保部門要求該站需按晝間55dB(A)、夜間45dB(A)的噪聲標準執(zhí)行，給我們提出了較高的整改要求。

4類標準適用于城市中的道路交能干線道路兩側區(qū)域，穿越城區(qū)的內河航道兩側區(qū)域。穿越城區(qū)的鐵路主、次干線兩側區(qū)域的背景噪聲(指不通過列車時的噪聲水平)限值也行該類標準。

表4 工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準

表3 城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準

0類標準適用于療養(yǎng)區(qū)、高級別墅區(qū)、高級賓館區(qū)等特別需要安靜的區(qū)域。位于城郊和鄉(xiāng)村的這一類區(qū)域分別按嚴于0類標準5dB執(zhí)行。

1類標準適用于以居住、文教機關為主的區(qū)域。鄉(xiāng)村居住環(huán)境可參照執(zhí)行該類標準。

2類標準適用于居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)。

3類標準適用于工業(yè)區(qū)。

Ⅰ類標準適用于以居住、文教機關為主的區(qū)域。

Ⅱ類標準適用于居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)及商業(yè)中心區(qū)。

Ⅲ類標準適用于工業(yè)區(qū)。

IV類標準適用于交通干線道路兩側區(qū)域。

三、主要噪聲治理的探討

(一)變電站噪聲傳播方式

從各變電站的現(xiàn)場情況看，變電站大致有4種布置方式，一是露天變壓器，且變壓器和構筑物距離遠。露天變壓器噪聲對邊界和居民的影響傳播屬于直達聲場，直線傳播，一般無構筑物等，噪聲衰減量小。二是室內變壓器。室內變壓器空間較小，室內聲音屬混響聲場，聲音相互疊加，造成對外傳播的聲源強度加大，一般室內變壓器房有柵欄門或卷簾金屬門，聲音通過門口對外傳播，對門口方向的敏感點影響較大。三是室內變電站，變壓器緊鄰構筑物，部分變壓器之間和兩側建有隔墻，形成半封閉狀態(tài)。變壓器聲音傳至墻壁時發(fā)生反射，和直達聲混合向外傳播，由于墻壁面積大，墻壁形成大的面源，對外傳播聲音大、衰減量小，對周圍影響大。四是變壓器四周封閉，頂部開放。四周封閉，起到隔聲作用，地面噪聲較小，但聲音通過頂部直達高層居民樓。同時，噪聲通過變壓器四周門、縫隙對地面造成影響，變壓器封閉的隔聲性能大大下降。

(二)噪聲治理方案

1.噪聲治理途徑分析

變電站噪聲主要是變壓器噪聲，新建變電站采用低噪聲設備，對現(xiàn)有高噪聲變壓器有條件的可逐步更換為低噪聲變壓器，也可采取治理技術降低噪聲對環(huán)境的影響。

噪聲治理主要分三種情況，噪聲源治理、傳播途徑治理和個人防護，變電站噪聲從噪聲源和傳播途徑兩方面進行治理。降低變壓器本身的噪聲是噪聲治理最有效、最徹底的治理途徑，但噪聲源治理技術難度大，甚至需要設備的技術改進和優(yōu)化；傳播途徑治理主要采取隔聲、吸聲技術，在變壓器外部采取消聲或隔聲的措施，使噪聲在傳播到受聲點的過程中衰減，降低到達受聲點的噪聲強度。

2.治理方案

(1)電磁性噪聲治理

對變壓器本身的降噪一方面可以降低鐵芯的工作磁密，采用高導磁的硅鋼片、采用步進搭接工藝等使磁致伸縮減??；另一方面可以通過完善鐵芯和引線的夾持結構，在鐵芯表面涂環(huán)氧漆和采用橡皮墊，采用避開共振區(qū)的結構設計，加大油箱箱壁厚度、加固油箱和附件等措施減緩并吸收磁致伸縮產生的振動能量。

一般情況下，通過控制變壓器鐵芯的振動，能降低變壓器的本體噪聲3-5dB(A)；通過控制變壓器油箱振動并采用隔、吸聲措施，能降低噪聲5-10dB(A)。但是控制鐵芯振動改造工作量較大，控制油箱振動也會影響變壓器的散熱能力，對于定型的變壓器進行這類對變壓器內部結構、材質進行技術處理的改造，需要停運設備，難度較大，而且改造費用高。

(2)風扇機械性噪聲治理

從監(jiān)測結果看，冷卻裝置噪音大小不一，引起變壓器噪聲的變化大小不等，一般在3～10dB(A)，降低冷卻裝置引起的噪聲的手段主要有：選用大流量低揚程的油泵，選用通風流量大、風壓小的低速風扇(在可能的情況下盡量采用自冷方式)。從現(xiàn)場來看，部分風扇發(fā)生軸偏、振動現(xiàn)象，應及時更換，降低風扇噪聲。

(3)壁面吸聲、隔聲屏治理技術

當聲能傳到吸聲、隔聲材料的表面時，吸聲材料具有的吸收能力和消聲材料具有的消聲能力，可以將聲能轉化為熱能和振動能。

室內變壓器噪聲在內壁反射，形成混響聲場，在室內墻面涂覆吸聲材料或裝吸聲磚、板，以增加墻面的吸聲系數，減小室內噪聲，并降低對外傳播的噪聲，同時安裝隔聲門、消聲百葉窗和消聲通風口。

室內變電站，變壓器外置，變壓器緊鄰構筑物，部分變壓器之間和兩側建有隔墻，形成半封閉狀態(tài)。變壓器聲音傳至墻壁時發(fā)生反射，和直達聲混合向外傳播，此類變壓器布置方式的噪聲治理，可考慮兩種治理技術，邊界噪聲較小，需要降噪量小，可通過分析計算，選擇相應吸聲材料，在構筑物、隔墻敷設吸聲材料，把到達墻面的聲音吸收，消除反射聲。還可以將半封閉的變壓器開放的一面封閉起來。

對露天變壓器，根據周圍環(huán)境噪聲水平和周圍敏感點的分布情況，可采用“─”、“┗”、“[”形隔聲屏。根據頻譜特性、噪聲水平和敏感點位置計算隔聲屏高度、長度、厚度、隔聲屏結構，選擇適當的吸聲材料。隔聲屏內層具有噪聲透射功能，外層選用隔聲性能好的材料，兩層之間設骨架和吸聲材料。隔聲屏可采用底部墻體，上部具有吸收、隔聲作用的隔聲屏，也可全部采用具有吸收、隔聲作用的隔聲屏，隔聲裝置結構見示意圖。

遮沿式隔聲屏示意圖

實心隔聲屏斷面示意圖

(4)隔聲罩治理技術

由于城市市區(qū)內部分變電站與周圍居民建筑間距較近，加之變壓器發(fā)出的低頻噪聲隨距離的增加衰減得較慢，采取隔聲屏治理效果也相對較差，治理后周圍的環(huán)境噪聲水平很難達到45～50dB的環(huán)境限值。

采用集中散熱方式，將變壓器本體封閉于隔聲間或隔聲罩內。其降噪效果可達20～30dB，完全可以達到環(huán)保限值。

在變壓器本體外建隔聲間或隔聲罩，散熱器、套管等置于隔聲罩外(隔聲罩層面結構和隔聲屏相似)。隔聲罩采用型鋼支架，內層采用穿孔防護板，外層采用隔聲性能好的彩鋼板，兩層護板間為吸聲、消聲材料，將聲能轉化為熱能和機械能。隔聲罩固定在變壓器基礎上，隔聲罩開孔處與變壓器導管之間的空隙用高溫軟橡膠填封，使隔聲罩與變壓器導管之間沒有硬接觸。

為方面變壓器維護和檢修，隔聲罩采用方便的拼插組裝結構，拆裝方便，不影響設備檢修。

(5)封閉、半封閉變壓器噪聲治理技術

四周封閉、頂部開放的變壓器，變壓器四周的門采用普通鐵門，縫隙多，密封性差，隔聲量小，對低處居民敏感點有影響。頂部開放，變壓器噪聲通過頂部直達高層居民樓，噪聲影響較大。將普通門改為隔聲門，將頂部封閉，內敷設吸聲材料，同時設計消聲通風裝置。

四、大陽變電站噪聲治理

(一)大陽站噪聲產生原因

大陽站噪聲產生及為達標原因主要有兩點。一是大陽變電站主變是兩臺舊主變(型號為SFZL7-31500/110)，在本站安裝前已運行9年，負荷較重，絕緣狀況一般；兩臺變壓器均為風冷變壓器，自身噪聲較大，經多次實地測量，變壓器風扇電機開啟后，周圍噪聲達到70dB以上。二是與居民小區(qū)距離太近，大陽變電站無獨自企業(yè)廠界，與西側地中海小區(qū)共用一堵圍墻；變壓器與西側地中海小區(qū)距離很近，其中西側1#變壓器距小區(qū)圍墻約16.5米，東側2＃變壓器距小區(qū)圍墻約45米，西側圍墻距小區(qū)住戶僅約3米，變壓器噪聲對居民區(qū)影響較大。

圖1 不停電施工

(二)具體治理方案

鑒于大陽站的實際情況，我們進行了現(xiàn)場勘察并組織專業(yè)人員進行治理方案的研討，同時為保證供電可靠性及設備檢修安全，最終確定了壁面吸聲、隔聲屏治理及封閉、半封閉噪聲治理技術相結合的方案。該方案分3部進行施工，最終治理的目標為滿足一類標準要求。經過近一個月的不停電施工，項目基本達到方案設計要求，通過工程驗收。

圖2 2#主變半封閉隔音墻

圖3 1#主變半封閉隔音屏

圖4 內壁面吸聲板

工程驗收完畢后，我們聘請了市環(huán)保局和省輻射管理站專業(yè)人員進行現(xiàn)場測試，最終測試結果顯示，該站西側圍墻外噪聲分別達到晝間48.9-50.8dB(A)，夜間43.2-44.1dB(A)的水平，已經完全滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》(GB12348-2008)I類標準要求，噪聲聲級較治理前降低了3.6～8dB(A)，取得了明顯的降噪效果。河北省環(huán)境保護廳組織了該項目的現(xiàn)場驗收會，并以正式文件批復該站通過環(huán)保驗收。

五、總結

總之，變電站噪聲特性不同，變電站結構、所處位置、環(huán)境不同，噪聲水平不同，周圍敏感點也不同，采用的技術也不盡相同，可能需要從聲源和傳播途徑多個方面進行治理，需要根據實際情況進行計算，通過計算進行選材，確定其結構尺寸，噪聲消減量、通風散熱量等，以達到噪聲標準要求。

[1]國家電網公司科技部.電網環(huán)境保護管理手冊[M].中國電力出版社,2010,12:5-140.