1、随着环境法律、法规的完善和人们环境意识的不断提高,治理污染、保护环境的呼声越来越高。由于城市建设的发展,越来越多的变电站处于城市中心,变电站噪声影响引起的纠纷、上告事件逐步增多,污染缴费也会逐步开展。城区变电站主要是110 kV 及以下,超过50 %的变电站建在居民区,部分变电站噪声给周围居民生活造成不同程度的影响。
2 噪声的产生及特性分析
2. 1 噪声源分析
变电站噪声主要是变压器运行时产生的电磁噪声和机械噪声。电磁噪声主要是由硅钢片的磁致伸缩和绕组中的电磁力引起的,机械噪声则是设备振动、冷却风扇运转引起的。
2. 2 噪声特性分析
从监测结果看,变压器噪声在65 dB(A) ～88 dB(A) 之间。从噪声较大、具有代表性的几个变压器噪声频谱来看,电磁性噪声属中低频噪声,对噪声值贡献最大的频率是250 Hz 和500 Hz ;风冷机械噪声属中高频噪声,对噪声值贡献最大的频率为1 kHz和2 kHz。
A、B 变电站变压器不同频谱区噪声测试结果见表1、表2。
A 变电站1 号点风扇投运,频率为2 kHz 时噪声值最大,达到77. 2 dB (A) ,1 kHz 次之,为76. 9 dB(A) 。2 号测点风扇停止运行,频率在250 kHz 时,最大噪声为70. 6 dB(A) 。A 变电站的2 号测点和B 变电站的4 个测点均为风扇正常运行状态下的测量值,是电磁噪声和风扇噪声共同作用的结果,最大噪声出现在2kHz 频率处。
3 噪声治理方案
3. 1 变电站噪声传播方式
从各变电站的现场情况看,变压器有4 种布置方式: (1) 露天布置,且变压器和构筑物距离远。露天变压器噪声对边界和居民的影响属于直达声场,直线传播,一般无构筑物阻挡,衰减量小。(2) 室内布置。室内空间较小,属混响声场,声音相互叠加,一般室内变压器房有栅栏门或卷帘金属门,声音通过门对外传播,对门口方向的敏感点影响较大。(3)室内变电站,变压器紧邻构筑物,部分变压器之间和两侧建有隔墙,形成半封闭状态。变压器声音传至墙壁时发生反射,和直达声混合向外传播,由于墙壁面积大,墙壁形成大的面源,对外传播声音大、衰减量小,对周围影响大。(4) 变压器四周封闭,顶部开放,地面噪声较小,仅通过变压器四周门、缝隙等对地面产生影响。
3. 2 噪声治理方案
3. 2. 1 噪声治理途径分析
新建变电站采用低噪声设备,在有条件的情况下,将现有的高噪声变压器逐步更换为低噪声变压器,也可采取其他治理技术降低噪声对环境的影响。噪声治理主要分3 种情况,即噪声源治理、传播途径治理和个人防护。变电站噪声一般从噪声源和传播途径两方面进行治理,降低变压器本身的噪声是最有效、最彻底的治理途径,但噪声源治理技术难度大,甚至需要设备的技术改进和优化;传播途径治理主要是采取隔声、吸声技术,在变压器外部采取消声或隔声措施,使噪声在传播到受声点的过程中衰减,降低到达受声点的噪声强度。
3. 2. 2 治理方案
(1) 电磁性噪声治理。对变压器本身的降噪,一方面可以用高导磁的硅钢片,采用步进搭接工艺使磁致伸缩减小,以降低铁芯的工作磁密;另一方面可以通过完善铁芯和引线的夹持结构,在铁芯表面涂环氧漆和加橡皮垫,采用避开共振区的结构设计、加大油箱箱壁厚度、加固油箱和附件等措施减缓并吸收磁致伸缩产生的振动能量。
一般情况下,通过控制变压器铁芯的振动,能降低变压器本体噪声3～5 dB (A) ;通过控制变压器油箱振动并采用隔、吸声措施,能降低噪声5～10 dB(A) 。但是,控制铁芯振动改造工作量较大,控制油箱振动也会影响变压器的散热能力,对于定型的变压器进行这类对变压器内部结构、材质进行技术处理的改造,需要停运设备,难度较大,而且改造费用高。
(2) 风扇机械性噪声治理。从监测结果看,冷却装置噪声大小不一,引起变压器噪声的变化大小不等,一般在3～10 dB (A) ,降低冷却装置噪声的手段主要有:选用大流量低扬程的油泵和通风流量大、风压小的低速风扇(在可能的情况下尽量采用自冷方式) ,出现风扇有轴偏、振动现象时,应及时更换,降低风扇噪声。
(3) 壁面吸声、隔声屏治理技术。当声能传到吸声、隔声材料的表面时,吸声材料可以将声能转化为热能和振动能。室内变压器噪声在内壁反射,形成混响声场,在室内墙面涂覆吸声材料或装吸声砖、板,以增加墙面的吸声系数,减小室内噪声,同时安装隔声门、消声百叶窗和消声通风口。室内变电站的变压器紧邻构筑物,变压器声音传至墙壁时发生反射,和直达声混合向外传播,在边界噪声较小,需要降噪量小的情况下,可选择相应吸声材料,在构筑物、隔墙敷设吸声材料,把到达墙面的声音吸收掉,消除反射声,还可以将半封闭的变压器开放的一面封闭起来。
对露天变压器,根据周围环境噪声水平和周围敏感点的分布情况,可采用“ —”、“L”、“[ ”形隔声屏。根据频谱特性、噪声水平和敏感点位置计算隔声墙屏高度、长度、厚度、隔声屏结构,选择适当的吸声材料。隔声屏内层具有噪声透射功能,外层隔声选用隔声性能好的材料,两层之间设骨架和吸声材料。隔声屏可采用底部墙体,上部吸声、隔声的隔声墙,也可全部采用具有吸声、隔声作用的隔声屏,隔声装置结构见图1、图2。
(4) 隔声罩治理技术。由于城市市区内部分变电站距周围居民住宅较近,加之变压器发出的低频噪声随距离的增加衰减得较慢,采用隔声治理的效果相对较差,环境噪声水平很难达到45～50 dB 的限值,若采用集中散热方式,将变压器本体封闭于隔声间或隔声罩内,其降噪效果可达20～30 dB ,完全可以达到环保限值。
在变压器本体外建隔声间或隔声罩,散热器、套管等置于隔声罩外(隔声罩层面结构和隔声屏相似) 。隔声罩采用型钢支架,内层采用穿孔防护板,外层采用隔声性能好的彩钢板,两层护板间为吸声、消声材料。隔声罩固定在变压器基础上,隔声罩开孔处与变压器导管之间的空隙用高温软橡胶填封,隔声罩固定在变压器的基础上,使隔声罩与变压器导管之间没有硬接触。
为方便变压器维护和检修,隔声罩采用拼插组装结构,拆装方便,不影响设备检修。
(5) 封闭、半封闭变压器噪声治理技术。对于四周封闭、顶部开放的变压器,变压器四周的门采用普通铁门,缝隙多,密封性差,隔声量小,顶部开放的变压器噪声通过顶部直达高层居民楼,噪声影响较大。可将普通门改为隔声门,将顶部封闭,内敷吸声材料,同时设计消声通风装置。
封闭变压器的高位通风口正对居民楼,对居民影响比较大,可在通风口加装消声装置,同时改变通风口方向。
4 结束语
变电站的噪区治理应根据噪声特性、变电站结构及其所处位置、噪声水平、周围敏感点等具体情况,采用不同的治理技术。要从声源和传播途径等多个方面考虑,根据实际情况进行计算,通过计算进行选材,确定其结构及噪声消减量、通风散热量等,以达到环境噪声标准的要求。
