周卫国

(临汾电力设计院，山西临汾 041000)

0 引言

变电站对周围环境的影响因素中，噪声污染是非常明显和重要的一个问题，需要认真分析其产生的原因，从而有针对性的采取措施加以解决。本文以山西省临汾市尧都区御景水城110 kV变电站的设计为例，浅谈全户内变电站噪声防治的一些设计措施。

太行御景水城规划区位于临汾市尧都区西南部，西临滨河东路，目前一期项目正在建设之中，未来将规划为融商业，地产，居住，城市文化为一体的综合性区域，属尧都区城市规划中的重点项目。

临汾尧都御景110 kV变电站地处太行御景水城规划开发区内，设计为全户内变电站形式。本站所处的特殊地理位置给全站噪声防治提出了更高的要求，使“资源节约性、环境友好型、工业化”的建设标准显得尤为重要。使之不但能满足未来安全运行和使用要求，而且要与城市及小区规划相协调，满足环境保护、节能、消防安全等要求，使之融入四周整体环境，最大程度减少对住户的影响。在变电站对小区周围环境的影响中，噪声治理是重要的一环。

1 全户内变电站噪声产生的原因

1.1 全户内变电站的噪声源

我们分析全户内变电站的形式可以知道，其主要噪声源为:

1)主变压器运行产生的低频噪声，只要变压器运行，其噪声便不会停止。

2)全户内变电站各配电装置室尚需配置事故排烟、通风换气的风机，而风机的风扇推动空气从而产生空气动力噪声。其噪声源随风机启动而产生，风机停止运行而消失。由于风机根据需要启停，并非一直运行的设施，故一般出现的间隔周期较长，产生的时间较短，消失快。

3)主变压器及配电装置运行产生的震动会通过楼板、基础等向外传播形成固体噪声。其噪声源也随设备运行而一直存在，但是噪声分贝低，噪声量小。可见，对周围环境的影响最大的噪声源来自主变压器，其次是风机。了解主变压器噪声产生的原理和规律，才能有针对性进行降噪设计。

1.2 全户内变电站噪声传播的途径

一般来讲户内变电站噪声有两个传播途径，一是通过空气的传播即空气噪声传播(含透过门、窗、气窗、轴流排风机等围护结构通流通道或隔声量较小构件的空气噪声)，二是通过固体的传播即通过变压器的地脚、基础以及基础四周和下面的土壤向外传播，亦称为固体噪声的传播。变压器安装在变压器室，在运行中要产生一定的热量，变压器室都设计有较大面积的通风散热通流通道——大门的下部是进风百叶窗，房屋的另一侧上部也设有排风百叶窗，有的变配电站的变压器室还设有气楼，室外冷空气从大门下的百叶窗进入主变室，热空气从上部的百叶窗和气楼排至室外。变压器的噪声通过上下百叶窗和气楼等的通流通道向外传播，也透过隔声量较小的门向外传播，变压器室的墙体和屋顶的隔声量较大，变压器噪声透过墙体和屋顶向外传播的噪声量可以忽略不计。从市区常见的室内变电站变压器室的建筑形式分析，安装在变压器室的电力变压器的噪声主要通过两个途径向外传播，一是主变压器直对的通风百叶窗，二是上部的通风百叶窗或气楼两侧的通风百叶窗。

2 全户内变电站经常存在的问题

城市全户内变电站虽然比户外变电站噪声污染小很多，但是由于所处环境不同，要求标准也不相同，如果考虑不全面，设计不周，就会对周围的环境产生影响。一般来讲，经常出现以下几个问题:

图1 规划场地位置

1)不清楚不同功能区环境噪声限值标准，使噪声污染达标。

2)不注重周围布局，平面规划时使得主噪声源距离生活建筑过近，对居民工作和生活产生影响。

3)设备选型对降噪没有要求，使噪声污染难以治理。

4)建筑没有采取降噪措施，或降噪措施不利，使噪声分贝难以控制在标准以下。

可见，变电站噪声的防治是需要综合多方面因素考虑的，一旦产生噪声污染，就会给周围居民带来烦恼，甚至引起投诉和纠纷。

3 本站采取的设计措施

3.1 规划布局措施

表1 不同功能区环境噪声限值标准 dB(A)

对比表1，分析临汾尧都御景110 kV变电站所处位置和周围环境，应该划分为1类～2类区，但是本站建设场地东侧临近规划东大街，所以在建设场地内应该尽量靠近东大街会使噪声限制标准有所降低。如果单纯考虑防噪问题，将生产综合楼布置在紧邻东大街并使主变室朝向东侧为最佳布置方案。但是综合考虑各方面因素，我们在设计中采用的方案是:站区在南北方向处于两楼中部，东侧紧靠小区规划路。生产综合楼处于站区中部，距离东大街约20.60 m，距离北侧居民楼约34 m，距离南侧居民楼约33 m，主变室朝向北侧。生产综合楼布置于南北两座居民楼之间的中部，楼间距皆在33 m以上，使主变和风机的噪声传播都有足够空间衰减，减少对居民的日常生活影响。站区紧靠建设场地东侧道路布置，符合噪声控制的位置选择原则。规划场地位置见图1，总规划布局见图2。

3.2 建筑物采取的降噪措施

3.2.1 分区防治

我们将主变压器选择为分体布置形式，将主变压器主体和散热器分室布置，它的优点是将全户内变电站两大需要解决的问题:通风散热和防噪进行分区防治，主变压器室将主要以防噪为主，散热器室将以通风散热为主，使防治措施可以更有针对性且利于实施，避免了顾此失彼的情况。主变压器室除通风换气窗外，只设置2台智能轴流风机作为事故排烟措施和夏季极端高温天气时的强排措施，平时不开启，减少了噪声源。

图2 总规划布局

3.2.2 选用新设备，采取吸声、隔声、消声措施

1)吸声措施。

变压器辐射出噪声以后首先在室内传播，当声波遇到墙面、屋面、地面后被反射回来，反射声波再遇到变电室壁面后再次反射……显然变压器辐射的直达声波和一次反射声波、二次反射声波、N次反射声波相互叠加，使室内噪声大大增强。建筑声学理论研究表明，室内噪声的大小不仅仅与声源声级有关，还与室内壁面的平均吸声系数有关。室内吸声的方法通常都是在内墙面，顶面铺吸声材料，如离心玻璃棉、岩棉、矿渣棉等阻性纤维材料，也可以采用穿孔板、吸声砖、薄膜吸声盒等抗性吸声材料。变电室内的吸声可以采取阻性吸声和抗性吸声两种方法。分析变压器噪声的频率特点，声能主要集中在500 Hz以下，100 Hz为基频，如采用抗性吸声，要求的吸声腔体较大，而且这样占用变电房内的空间较多，而且一种抗性吸声结构只能吸收某一段频率的声能，吸声效果较差。如采用阻性吸声材料，其对低频声波的吸声效果较差，但其频带较宽，另外可以通过增加吸声材料容重和吸声层后面预留空腔的形式改善对低频声波的吸声效果。如果采取微穿孔板结构吸声，其吸声效果最好，但其加工难度大、造价高。

通过以上分析和比较，我们采取的设计是在主变压器室内墙四周安装吸声结构，降低主变室混响噪声和总噪声级，减少噪声向外传播的强度。本站生产综合主变室内墙吸声材料选择为离心玻璃棉，阻性吸声材料的护面板采用铝合金穿孔板，因为铝合金穿孔板不怕锈蚀，使用寿命长，且具有屏蔽电磁波的功能。吸声面设置在主变压器四周内墙和角隅处，为满足变电站安全规程，并且距离输入输出线等高压器件1 m以外。吸声面的结构为铝合金龙骨固定在壁面上，龙骨间距在500腿以下，超细玻璃棉容重30 kg/m3，用玻璃纤维布包覆好，面层为铝合金穿孔板。

2)隔声措施。

主变压器室进出大门面积较大(本站约为25 m2)，虽然采用砌砖封堵最为简便并可有效进行隔声，但是考虑到3号主变投运和1号，2号主变大修时，需要拆除墙体和重新砌筑，会对四周环境造成破坏并影响居民生活，并且主变压器室也需要一定的进排风通道面积，因而设计中我们常选择通风消声隔音大门的设计方案。

具体优点为:a.折叠式配以带特种轴承铰链，开启轻便灵活，并方便拆卸。b.多种隔声消音措施，隔声消音效果明显，隔声量可达到15 dB(A)～25 dB(A)。c.大门外表可贴塑合金板及其他材料，配合整体建筑立面效果。d.大门上的通风消声百叶窗背后安装电动调节阀，当接受火警信号后可自动关闭，满足智能变电站消防联动要求。e.面板采用复合彩钢板，满足防火要求。

此外为保证隔声门的降噪效果，在门与门框之间做成阶梯状的企口并加设橡胶密封条，使门、框之间严密合缝，此外隔声门内侧可以再加一层吸声层，以降低室内的混响，其结构与主变室内墙吸声层相同。

3)消音措施。

采取主变压器与散热器分室布置后，主变室已不需要大面积的进风、排风口，有效降低了噪声外泄的途径，不过主变室依然需要一定面积的风道口，满足室内换气要求。根据前面全户内变电站噪声传播途径的分析，我们知道这些风道口如果不采取消声措施，就会有一定量的噪声外泄造成污染。此外，配电装置室的风机启运也会产生噪声，也应该根据实际情况采取消音措施。在本站设计中，产生噪声较大的主变压器室等房间的通风百叶窗。

具体优点为:a.消声量大，可消声15 dB(A)～25 dB(A);b.安装方便，重量轻，美观大方，通风量45%以上。

10 kV配电装置室由于没有窗户直接对室外，采用的是机械通风方式，风机换气率较高。首先风机位置设在房间东西两侧，面对道路，不直对南北侧居民楼;其次，风机配装管式消声器，其优点为结构简单，坚固耐用，消声量大。

3.3 设备选型

国网典型110 kV变压器可分为自冷和风冷两种形式，其结构基本相同，它们主要由铁心、绕组线圏、油箱和其他附件构成。但是风冷变压器自身配置有冷却风扇，风冷式变压器冷却风扇的噪声不容忽视。冷却风扇噪声既有振动引起的机械噪声，也有风扇推动空气产生的空气动力噪声，其空气动力噪声比机械噪声大得多，也比变压器的电磁噪声大，因此风冷式变压器噪声比自冷式高得多，一般达到80 dB(A)～85 dB(A)左右。

我们在主变压器的设备选型中，选用冷却方式为自然油循环的自冷式变压器，噪声可控制在60 dB(A)左右。

3.4 其他说明

户内变电站配电装置基本都安放在各层楼面，设备运行会对楼板产生振动从而引发固体噪声。本站生产综合楼在建筑结构设计中优化了配电装置的布置，使建筑物柱距更小，减小了楼板挠度，加强了整体刚度。其传出的固体噪声可忽略不计。

变压器还有通过变压器的地脚、基础以及基础四周和下面的土壤向外传播的固体噪声，固体传声产生的建筑物噪声辐射比变压器和油箱壳体要小得多。如果要防止变压器振动通过机座传到基础，需要对整个变压器进行隔振处理，对变压器进行隔振应该与一般的机械设备隔振方法相同，即在变压器基座与基础之间加设减振装置。减振装置要根据机械设备的重量、振动频率进行专门的设计。由于本站变压器并非安装在其他建筑物内，而且主变室规划位置与四周建筑距离较远，其传出的固体噪声也可忽略不计。故本站设计中不专门采取固体噪声隔声措施，降低整体造价。

4 结语

户内变电站的噪声防治需要根据情况综合治理，我们在临汾尧都御景110 kV变电站的设计中，认真分析变电站所处环境，研究噪声防治的常用办法，在规划布局，设备选型和建筑物的防噪措施上根据实际情况精心设计，经过综合治理后，可有效控制变电站的噪声在40 dB(A)以下，完全满足1类～2类环境对噪声控制的要求。