华雪莹 史文迪 姚为方 徐 鹏周 健

(1.国网安徽省电力有限公司电力科学研究院,安徽 合肥 230601;2.安徽新力电业科技咨询有限责任公司,安徽 合肥 230601;

3.国网安徽省电力有限公司滁州供电公司,安徽 滁州 239000)

0 引言

随着城市建设的快速发展,城区用电负荷的需求不断增大,越来越多的变电站进驻城区,部分变电站与居民区的距离较近,甚至紧邻居民区[1-3]。随着社会的发展,公众的环保意识越来越强,环境保护相关的法律、法规也在不断完善,由于变电站距离居民区更近,变电站的环境污染问题,特别是噪声污染问题,成为了公众关心的热点问题,也是引起投诉纠纷的重点[46]。为了满足新形势下环境保护要求,解决变电站噪声超标问题,需对变电站进行噪声治理,使变电站厂界噪声达到排放标准要求。本文以安徽某110 kV 户外变电站为例,分析变电站厂界噪声超标原因,并提出治理方案。

1 户外变电站噪声排放超标分析

该110 kV 变电站站内中部安装2台主变压器,主变压器北侧为电气综合楼,其他3侧均无遮挡。变电站东、南侧为小区居民楼,此处执行GB 3096—2008《声环境质量标准》1 类标准,变电站东、南厂界侧执行GB 12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》1类标准,变电站西、北侧分别为公交车站和绿化带,西、北侧厂界侧执行GB 12348—2008 3类标准。

1.1 噪声测量

测量仪器采用BSWA308声级计,选用A 计权网络;仪器使用24位AD 转换器和全数字滤波器,为I级积分式声级计。测量按照GB 12348—2008和GB 3096—2008 标准要求:西、北侧厂界测点距围墙1 m、距地面高度1.5 m;东、南侧厂界测点距围墙1 m、距围墙上方0.5 m;声环境敏感目标测点靠近变电站一侧户外1 m、距地面高度1.5 m;测量频次为昼、夜各监测1次;测量时环境温度为昼15 ℃、夜10 ℃,湿度为60%,测量点位布置示意见图1。

图1 变电站测量点位布置示意

测量结果显示,东、南侧小区居民楼外距变电站最近处夜间噪声测试值分别为46.6 dB(A)、45.4 dB(A),均超过GB 3096—2008的1类标准要求;变电站东侧厂界外1 m 处夜间噪声测试值为47.6～48.9 d B(A)、南侧厂界外1 m 处夜间噪声测试值为45.8～47.1 dB(A),均超过GB 12348—2008的1类标准要求;变电站西侧厂界外1 m 处测点7的夜间噪声测试值为55.7 dB(A)、北侧厂界外1 m 处测点9 的夜间噪声测试值为56.4 dB(A),均超过GB 12348—2008的3类标准要求。因此变电站需要进行噪声超标治理。

1.2 噪声超标原因分析

该110 kV变电站噪声源主要为变电站中央2台主变压器和紧邻变电站北侧围墙的2台箱式变压器。对主变压器和箱式变压器进行噪声测量,测量仪器同1.1,测量方法按照GB/T 1094.10—2003《电力变压器 第10部分:声级测定》标准要求:主变压器测量轮廓线设置在基准面2 m处,测量高度距地面1.5 m;箱式变压器测点为北侧1 m处,测量高度距地面1.5 m。测量结果显示,1号主变压器4侧昼、夜噪声测量值分别在64.3～69.2 dB(A)、62.6～68.4 dB(A);2号主变压器4侧昼、夜噪声测量值分别在64.9～69.7 dB(A)、64.1～68.9 dB(A);1号箱式变压器昼、夜噪声测量值分别为60.8 dB(A)、58.7 dB(A);2号箱式变压器昼、夜噪声测量值分别为59.7 dB(A)、58.2 dB(A)。

变电站采用户外布置,主变压器与东、南、西侧厂界均无建筑物遮挡,导致变电站东、南、西侧厂界夜间噪声超标;箱式变压器紧邻北侧围墙且无建筑物遮挡,导致变电站西、北侧厂界夜间噪声超标。

2 变电站噪声治理

2.1 治理方案

根据以上噪声超标情况及原因,结合变压器运维、检修和散热要求,该变电站从传播途径进行噪声控制,采用的方案为2台主变压器东、南、西3侧安装隔声屏障,上部向内折弯;2台箱式变压器各安装1台隔声罩,兼顾箱式变散热问题,隔声罩下方开孔,安装通风消声百叶窗,隔声罩顶部安装轴流风机和消声器。变电站噪声治理方案示意见图2。

图2 变电站噪声治理方案示意

2.2 方案实施前、后噪声仿真

罗超等对运行中110 kV 变压器的噪声特性进行了研究[7],严青等对变电站简化噪声源衰减特性进行了研究[8],因此简化主变压器和箱式变压器作为主要噪声源的变电站时,参考以下观点:

(1)将主变压器分别简化为体声源、面声源、点声源时,在相同距离处的噪声声压级差异较小,噪声接受点的声压级大小取决于声源的总声功率级;

(2)在近声场(L≤5 m),L(L为噪声源至测点距离)相同时,声压级从大到小依次为体声源、面声源、点声源;

(3)在远声场(L≥35 m),L相同时,声压级从大到小依次为点声源、面声源、体声源;

(4)变电站附近居民楼,楼层越低,噪声越高,噪声最大值在第2层。

2号主变压器距西侧厂界距离为主变压器至厂界最近距离,L=32 m;1号主变压器至东侧厂界距离,L=53 m;2台主变压器距南、北两侧厂界距离分别为55 m、86 m;箱式变压器距北侧厂界距离为2 m。综合考虑,将主变压器简化为点声源,箱式变压器简化为体声源,因变电站噪声最大值多为第2层,即变电站附近垂直空间内噪声最大值多出现在4～6 m 的高度;分别以2 m 和5 m 高度作为仿真计算平面。利用Sound PLAN 仿真软件分析方案实施前、后变电站及周围环境声压级分布,仿真结果见图3—4。

图3 2 m 高度水平面声压级分布

图4 5 m 高度水平面声压级分布

由仿真结果可知,采用该噪声治理方案,能够有效控制变电站噪声,变电站4侧厂界及声环境敏感目标处噪声值均能达到相应标准要求。

2.3 方案的实施

2台主变压器东、南、西3 侧安装隔声屏障,东、西侧隔声屏障长6 m,南侧隔声屏障长10 m,隔声屏障高4 m,上部向内折弯1 m、角度45°。2台箱式变压器各安装1台隔声罩,隔声罩由5个隔声面组成,5个立面的尺寸均为4 m×3 m、1个顶面的尺寸为4 m×4 m,隔声罩东、南、西3侧立面下方开孔,安装通风消声百叶窗,消声百叶窗的尺寸为0.5 m×0.8 m,隔声罩顶部安装轴流风机和消声器,风机风量为2 000 m3/h,冷空气从下方消声百叶窗进入箱变室,热空气从顶部风机强制排出,防止因箱式变压器过热引发安全问题[9]。

隔声屏障及隔声罩选材上充分考虑隔音、防水、防尘的效果,材料为钢面板与阻尼板复合的金属百叶板,板材中间填充吸音玻璃棉,吸音玻璃棉外敷无碱恨水玻璃布。

2.4 治理效果

变电站噪声治理工程完成后,对该变电站昼夜的噪声进行测量,测量时环境温度为昼间28 ℃、夜间21℃,湿度为66%,测量时风机全开,除对噪声治理前的测量点位复测外,对变电站东、南两侧居民楼2楼也进行了测量,测量结果见表1—2。

表1 变电站治理前后噪声测量结果 dB(A)

由表1、表2可知,治理后的变电站4侧厂界噪声均满足GB 12348—2008相应标准要求,东、南侧居民楼处噪声均满足GB 3096—2008的1类标准要求;其中北侧箱式变压器厂界处噪声治理效果尤为明显,昼、夜噪声的削减量达到了7 dB(A);东、南侧居民楼处昼、夜间噪声最大削减量也达7 dB(A)。

表2 变电站治理后居民楼2楼测量结果 dB(A)

3 结束语

对某110 kV 户外变电站噪声源及声环境进行了现场测量和噪声分析,认为宜采用控制传播途径的方式进行噪声治理。为满足变压器运维、检修及散热的要求,提出采用安装隔声屏障及隔声罩的噪声治理方案,即2台主变压器东、南、西3侧安装隔声屏障,上部向内折弯;2台箱式变压器各安装1台隔声罩。利用Sound PLAN 仿真软件对方案实施前、后变电站及周围环境声压级分布进行仿真分析,给出具体实施方案。实际测量可知噪声治理效果良好,其中北侧箱式变厂界处噪声治理效果尤为明显,昼、夜噪声的削减量达到7 dB(A)。本文噪声治理措施的成功实施,不仅给周围居民带来了良好的环境,也具有良好的社会效益,切实履行国家电网有限公司奉献清洁能源社会责任的同时,也给同类型变电站的噪声治理提供参考。