陳曉琳，張 明，張?bào)w強(qiáng)，陳 笠

(1.四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司,成都 610041；2.國網(wǎng)四川省電力公司資陽供電公司，四川 資陽 641300)

前 言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)用電大幅增加，為緩解電力緊張，一些變電站不得不建設(shè)在人口稠密區(qū)；與此同時(shí)，隨著我國城鎮(zhèn)化步伐加快，一些原本遠(yuǎn)離居民區(qū)的城郊變電站逐步被居民包圍。變電站噪聲也逐漸受到公眾、建設(shè)單位和環(huán)保部門的關(guān)注和重視，成為亟待解決的環(huán)境問題[1～4]。變電站噪聲預(yù)測研究主要集中在戶外變電站[5～7]，對(duì)戶內(nèi)變電站研究較少。

城區(qū)變電站一般采用戶內(nèi)布置，以成都城區(qū)某220kV戶內(nèi)變電站為例，利用Cadna/A軟件對(duì)其站界噪聲進(jìn)行了模擬預(yù)測，結(jié)合預(yù)測結(jié)果和廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)，提出合理的噪聲治理措施。

1 城區(qū)變電站噪聲源特性

城區(qū)變電站一般采用戶內(nèi)布置，噪聲源主要有兩大類：一是電氣設(shè)備產(chǎn)生的噪聲，二是通風(fēng)散熱設(shè)備的噪聲，包括用于電氣設(shè)備功能用房的通風(fēng)散熱的風(fēng)機(jī)，如主變室、電抗室、GIS室、電容室等；主控室等工作用房的空調(diào)外機(jī)；以及主變散熱器輻射噪聲。城區(qū)變電站噪聲傳播的主要途徑見圖1。

圖1 城區(qū)變電站噪聲傳播的主要途徑

其中，影響最大的主要是主變、電抗器、電容器、GIS產(chǎn)生的噪聲和風(fēng)機(jī)、空調(diào)外機(jī)產(chǎn)生的噪聲。

2 工程概況

成都城區(qū)某220kV戶內(nèi)變電站為典型的全戶內(nèi)變電站，圍墻高2.3m。整個(gè)變電站由1棟配電綜合樓組成，變電站布局圖見圖2。變電站通風(fēng)系統(tǒng)采用自然通風(fēng)和機(jī)械排風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式。站區(qū)西側(cè)為創(chuàng)業(yè)及專家公寓，西北側(cè)為低矮磚瓦房。變電站站界噪聲執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12348-2008)2類標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 城區(qū)典型220kV戶內(nèi)變電站總平面布置

3 噪聲預(yù)測

3.1 預(yù)測參數(shù)選取

城區(qū)典型220kV變電站主要的設(shè)備噪聲有：主變壓器噪聲、電抗器噪聲、GIS噪聲、通風(fēng)風(fēng)機(jī)噪聲、電容噪聲等。變電站對(duì)外輻射噪聲的主要來源有變壓器通過結(jié)構(gòu)壁面往外輻射的噪聲、電抗器往外輻射的噪聲、各排風(fēng)風(fēng)機(jī)輻射噪聲、風(fēng)機(jī)在各功能用房中的混響聲能通過進(jìn)風(fēng)百葉往外的噪聲。另外GIS本身噪聲并不高，但外墻面有較大面積的進(jìn)風(fēng)百葉，因此也有一定的噪聲貢獻(xiàn)。主變壓器采用自然油循環(huán)自冷方式，其散熱器由于采用自然油循環(huán)自冷方式散熱，噪聲級(jí)很低，其影響不予以考慮。主要電氣設(shè)備的聲功率級(jí)見表l，主要風(fēng)機(jī)和空調(diào)的聲功率級(jí)見表2。其中，主變室中的噪聲以主變?yōu)橹?，其余功能用房的噪聲以風(fēng)機(jī)噪聲為主。

表2 主要風(fēng)機(jī)和空調(diào)的聲功率級(jí)

變電站噪聲預(yù)測時(shí)不考慮地面吸收及綠化樹木的屏障衰減，也不考慮地形的衰減影響，因此，運(yùn)用Cadna/A噪聲預(yù)測軟件按照表1和表2中的聲源源強(qiáng)大小對(duì)變電站站界噪聲建立三維仿真模型。站區(qū)西側(cè)為創(chuàng)業(yè)及專家公寓，西北側(cè)為低矮磚瓦房。鑒于其余側(cè)尚未規(guī)劃，為了保守反映變電站建成后的噪聲影響，本次預(yù)測假設(shè)四周站界200m范圍內(nèi)均有噪聲保護(hù)目標(biāo)分布，站界四周噪聲預(yù)測高度為圍墻外1m、圍墻上方0.5m。

表1 主要電氣設(shè)備的聲功率級(jí)

3.2 未采取降噪措施時(shí)的噪聲預(yù)測結(jié)果

未采取降噪措施即變壓器安裝通道通孔預(yù)留(7m×10m)、加氣混凝土外墻經(jīng)雙面2cm抹灰處理、所有進(jìn)風(fēng)百葉未做消聲處理、外墻窗體采用普通平開窗、電抗器室采用普通鋼門、電抗器室和變壓器室壁面不經(jīng)吸聲處理、所有風(fēng)機(jī)未經(jīng)消聲處理。城區(qū)典型220kV戶內(nèi)變電站未采取降噪措施時(shí)的噪聲等值線圖見圖3，預(yù)測值見表3。

表3 城區(qū)典型220kV戶內(nèi)變電站未采取降噪措施時(shí)噪聲預(yù)測值

圖3 變電站未采取降噪措施時(shí)的噪聲預(yù)測等值線圖

由圖3、表3可知，變電站四周圍墻外1m、圍墻上方0.5m處噪聲預(yù)測結(jié)果均超過《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB12348-2008)2類標(biāo)準(zhǔn)(夜間50dB(A))的要求，其中靠近東側(cè)圍墻外噪聲超標(biāo)最嚴(yán)重。

3.3 采取的噪聲治理措施

根據(jù)噪聲源分析，風(fēng)機(jī)和主變、電抗是最主要的噪聲源，要使變電站廠界排放的噪聲達(dá)到2類標(biāo)準(zhǔn)限值，需要對(duì)主變、電抗、風(fēng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的降噪處理。噪聲的降低通常包括3個(gè)方面的措施：一是從聲源上降低噪聲；二是在傳播路徑上采取措施，包括吸聲、隔聲、聲屏障等；三是在接收點(diǎn)處采取防護(hù)措施[4]。本文著重在前兩個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化的研究。

3.3.1 聲源優(yōu)化措施

3.3.1.1 主變和電抗設(shè)備噪聲的優(yōu)化

典型戶內(nèi)變電站設(shè)計(jì)選用的電氣設(shè)備噪聲限值見表4。和國標(biāo)限值相比，設(shè)計(jì)選用的電氣設(shè)備噪聲均低于國標(biāo)限值，選用的主變經(jīng)過一定的優(yōu)化設(shè)計(jì)，顯著低于標(biāo)準(zhǔn)限值。

表4 電氣設(shè)備噪聲限值

3.3.1.2 風(fēng)機(jī)設(shè)備噪聲的優(yōu)化

根據(jù)變電站設(shè)計(jì)階段計(jì)算得到風(fēng)機(jī)的比A聲級(jí)與國標(biāo)限值比較可以判斷風(fēng)機(jī)噪聲是否有優(yōu)化的可能。變電站選用風(fēng)機(jī)的比A聲級(jí)見表5。結(jié)果表明：設(shè)計(jì)選用的風(fēng)機(jī)的比A聲級(jí)較低，和國標(biāo)《工業(yè)通風(fēng)機(jī) 噪聲限值》(JB/T 8690-1998)中的規(guī)定值相比，軸流風(fēng)機(jī)的比A聲級(jí)低10dB，離心風(fēng)機(jī)箱達(dá)標(biāo)，表明設(shè)計(jì)選用的風(fēng)機(jī)經(jīng)過較好的優(yōu)化設(shè)計(jì)，噪聲值較低。由于風(fēng)機(jī)葉片在實(shí)際安裝過程中的不平順容易引起噪聲，提高輻射噪聲級(jí)，根據(jù)設(shè)計(jì)方的建議，預(yù)測計(jì)算中對(duì)實(shí)際風(fēng)機(jī)噪聲級(jí)在設(shè)計(jì)值的基礎(chǔ)上增加5dB，預(yù)測計(jì)算中采用的風(fēng)機(jī)比A聲級(jí)均低于國標(biāo)限值，但優(yōu)化程度較低，進(jìn)一步降低風(fēng)機(jī)噪聲的余地較大，這與沈彬的研究結(jié)論相似[8]。

表5 城區(qū)典型220kV戶內(nèi)變電站所選用風(fēng)機(jī)的比A聲級(jí)

綜上所述，設(shè)計(jì)中所采用的電氣設(shè)備和通風(fēng)設(shè)備的噪聲水平均低于或顯著低于相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)限值，采用了低噪聲的設(shè)備，基本從聲源上進(jìn)行了優(yōu)化控制。

3.3.2 傳播途徑優(yōu)化措施

3.3.2.1 主變大門的隔聲措施

典型城區(qū)戶內(nèi)變電站主變室外墻面需要預(yù)留約7.0m×10.0m的大門門洞，應(yīng)采用易于拼裝拆卸的輕質(zhì)壁板結(jié)構(gòu)，在壁板結(jié)構(gòu)上設(shè)置常規(guī)尺寸的人員進(jìn)出門。主變大門壁板結(jié)構(gòu)的隔聲量指標(biāo)為25dB，主變大門壁板的優(yōu)化結(jié)構(gòu)為0.8mm鋼板+25mm厚150kg/m3容重巖棉+0.6mm鋼板+25mm厚150kg/m3容重巖棉+1.0 mm鋼板，壁板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)指標(biāo)比實(shí)際隔聲量指標(biāo)高3～5dB左右，門扇和門框之間必須用密封條。

3.3.2.2 主變室和電抗器室的低頻吸聲結(jié)構(gòu)

優(yōu)化的結(jié)構(gòu)是采用復(fù)合結(jié)構(gòu)以達(dá)到在較寬的頻帶范圍內(nèi)具有良好的吸聲性能，尤其對(duì)中低頻。對(duì)城區(qū)典型220kV戶內(nèi)變電站1#、2#主變室和電抗器室分別采用不同的壁面吸聲材料和結(jié)構(gòu)。即：1#主變室和1#電抗器室的壁面吸聲結(jié)構(gòu)采用進(jìn)口鋁纖維/玻璃棉復(fù)合結(jié)構(gòu)； 2#主變室和2#電抗器室的壁面吸聲結(jié)構(gòu)采用穿孔板/玻璃棉復(fù)合結(jié)構(gòu)。主變室和電抗器室在門關(guān)閉情況下，室內(nèi)無吸聲、墻面和隔聲壁板滿鋪吸聲結(jié)構(gòu)、墻面和隔聲壁板鋪設(shè)2/3吸聲結(jié)構(gòu)時(shí)，室內(nèi)的噪聲級(jí)見表6。從實(shí)際工程的經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，可以按主變室和電抗室墻面2/3面積鋪設(shè)吸聲結(jié)構(gòu)。

表6 城區(qū)典型220kV戶內(nèi)變電站主變室和電抗室內(nèi)噪聲級(jí)

3.3.2.3 風(fēng)機(jī)的消音措施

城區(qū)典型220kV戶內(nèi)變電站采取的具體的消音措施包括：①電抗室風(fēng)機(jī)出風(fēng)一側(cè)采用總消聲量不低于10dB的片式消聲器，電抗室門上的采光玻璃采用固定式，玻璃厚度不低于5mm；②10kV配電室風(fēng)機(jī)出風(fēng)一側(cè)采用片式消聲器；③220kV GIS配電裝置室風(fēng)機(jī)、110 GIS配電裝置室風(fēng)機(jī)均安裝消聲器；④蓄電池風(fēng)機(jī)安裝不低于5dB的片式消聲器；⑤110kV GIS電纜層和電容室風(fēng)機(jī)安裝不低于5dB的片式消聲器；⑥繼電器室空調(diào)外機(jī)機(jī)安裝消聲外罩；⑦主變風(fēng)機(jī)置于屋頂戶外，同時(shí)在風(fēng)機(jī)外部設(shè)置防雨隔聲罩。消聲片的優(yōu)化結(jié)構(gòu)為：穿孔鋁板(穿孔率不低于25%)+無紡布或玻璃布+150mm厚48kg/m3玻璃棉+無紡布或玻璃布+穿孔鋁板(穿孔率不低于25%)。

3.4 采取的噪聲治理措施后的預(yù)測結(jié)果

采取上述降噪措施后，變電站站界四周的噪聲預(yù)測等值線圖見圖4，預(yù)測值見表7。

圖4 變電站采取降噪措施后的噪聲預(yù)測等值線圖

表7 城區(qū)典型220kV戶內(nèi)變電站采取降噪措施后噪聲預(yù)測值

由圖4和表7可知，采取聲源優(yōu)化和傳播途徑優(yōu)化措施后，變電站站界四周圍墻外1m、圍墻上方0.5m的噪聲預(yù)測最大值均滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB12348-2008)2類標(biāo)準(zhǔn)(夜間50dB(A))的要求。變電站噪聲不會(huì)對(duì)站外居民區(qū)造成干擾。

4 結(jié) 語

通過對(duì)城區(qū)典型220kV戶內(nèi)變電站噪聲源特性分析、站界噪聲預(yù)測，提出優(yōu)化聲源措施和優(yōu)化傳播途徑措施。其中采用低噪聲設(shè)備主要是優(yōu)化主要噪聲源如主變壓器和電抗器等電氣設(shè)備噪聲；優(yōu)化聲源的傳遞途徑的有效降噪措施主要包括采用適當(dāng)?shù)牡皖l吸聲結(jié)構(gòu)，且對(duì)圍壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的隔聲設(shè)計(jì)和安裝合適的消聲器降低風(fēng)機(jī)噪聲?？梢?，城區(qū)戶內(nèi)變電站采取降低聲源和控制聲源傳播途徑能有效降低噪聲的排放，避免噪聲對(duì)站區(qū)周邊居民的干擾。