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变电站噪声超标影响及治理控制措施

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皇 \ 、lII 、t rI 、・1/44l!lllI1 圜 变电站噪声超标影响及治理控制措施 张晓璐, 王蕾, 郭 坚 (中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,浙江杭州 311122) 摘 要:介绍了变电站噪声产生原理及超标原因。分析了变电站噪声主要治理措 施。结合拟规划建设的一座500 kV变电站项目。探讨了变电站远期4组主变压器 和2组高压电抗器正常运行时的厂界噪声及对周边居民点的影响。并根据预测结 果提出相应的噪声治理措施,可为类似变电站噪声治理提供参考。 张晓璐(1982一)。女。 工程师,从事噪声、电 关键词:变电站;噪声影响;预测模型;治理措施 中图分类号:|rU 852文献标志码:B文章编号:I674—84l7(20l6)l2-0047-06 DOI:10.166l 8/j.(’nki.1674—8417.2016.I!.011 磁环境影晌评价工作。 0 引 言 随着城市规模的不断扩大,原本适合建在城 市周边空旷地带的变电站在城市化的进程中不断 靠近城市的居住区活动场所,由此变电站运行时 产生的噪声对邻近居民区和公众的影响越来越受 励磁时,铁心内沿磁力线方向的尺寸会增加,而 垂直磁力线方向减小,因此在交变电磁场中产生 振动,再将振动通过铁心垫脚和绝缘油传递给与 之连接的构件,从而产生变压器的本体噪声;变 压器的冷却装置噪声主要是冷却风扇和油泵在 运行时产生的振动,此外变压器本体的振动通过 到人们关注。噪声超标扰民已成为目前变电站面 临的主要问题。目前,较常见的变电站大多是 绝缘油、管接头及其装配零件传递给冷却系统, 使冷却系统的振动加剧。 电抗器噪声主要是由于电抗器内铁心块在 交流电的作用下产生交变磁场,致使相邻铁心块 相互接触面在任何交变瞬间都相吸,因此交变磁 场中引起铁心块弹性变形而产生机械振动。电 110 kV、220 kV变电站,均为高压变电站,在城市和 农村区域广泛分布。500 kV及以上电压等级变电 站为超高压变电站,通常位于城郊或农村区域。 本文结合拟规划建设的一座500 kV变电 站,分析了变电站噪声超标影响,并提出了治理 控制措施。 抗器产生的噪声不稳定,当系统低负荷时噪声 小,而负荷高时噪声较高。 开关设备噪声产生原理是强大电流在母线 桥附近产生交变电磁场,而薄板结构的母线桥壳 1 变电站噪声原理及超标原因 I.1 变电站噪声产生原理 体在大电流产生的电磁力作用下外壳振动而产 生噪声。 1.2噪声超标的原因 变电站内的噪声源主要是变压器,其次是电 抗器和开关设备。变压器噪声分为本体噪声和 冷却装置噪声;当变压器内的铁心由于绕组通电 王郭蕾(I984一),女.工程师。从事噪声环境影响评价工作。 坚【l977一),男.高级工程师,从事环保设计、环境影响评价工作。 根据声学原理,声学系统一般由声源、传播 ・47・ ・』_=程设计・ 途径和接收器三个环节组成 。目前噪声超标 的原因主要有以下方面: 小、传播途径上是否有降噪条件外,还与厂界和 周边的声环境功能区划有关。声环境功能区划 决定了变电站厂界区域的声环境质量标准。声 (1)噪声源强(声源)过大。变电站主变噪 声源强随电压等级的升高而增大,目前110 kV 变电站主变噪声源强为6O~70 dB(A),220 kV 变电站主变噪声源强为65~75 dB(A),500 kV 变电站主变噪声源强为70~80 dB(A) J。变电 站若在设计过程中未考虑采用低噪声设备,使变 电站主变压器、电抗器等电气设备本身的噪声源 强较大,对周边声环境影响较大。另外,有些变 电站运行时间较久,变压器设备由于老化等原因 使得其运行噪声变大。 环境质量标准越高,变电站要求达到的厂界噪声 值越小,才能符合相应的声环境功能区划要求 对于全户外布置的500 kV变电站,变电站 选址一般选在远离居民区的空旷地带,但随着城 市化进程以及农村地区的快速发展,很多500 kV 变电站的站址周边也会陆续建设村庄房屋,因此 环保部门对变电站的噪声控制越来越严格。 2 变电站噪声主要治理措施 针对变电站噪声超标原因,目前所采取的噪 声治理措施也基本从声源、传播途径和接收器方 面进行控制。 (2)变电站的平面布置(传播途径)欠合理。 目前变电站平面布置以全户外布置、全户内布置 和半户内布置为主。全户外布置的主变压器和 配电装置等均为敞开式,噪声源强均在露天可自 (1)噪声源控制。降低噪声源强是从源头 控制最有效的方法,变电站在前期设计时,在保 证电气设备的安全性、可靠性的基础上,应选择 低噪声变压器、电抗器等设备。对于因电气设备 老化而导致噪声超标的变电站,应及时进行升级 改造,更换为噪声源强更小的电气设备。 由扩散;全户内布置的主变压器和配电装置等均 位于建筑物内;半户内布置的主变压器户外布 置,其他配电装置户内布置。目前1 10 kV、 220 kV变电站3种布置形式均较常见,500 kV变 电站一般采用全户外布置。在城市居住人口密 集区,通常建议110 kV、220 kV变电站采用全户 内布置,主要噪声源均布置在建筑物内部,能够 (2)传播途径控制。在传播途径上可通过 隔声、吸声、消声等措施,增加噪声在传播途径中 的能量损失。变电站厂界内可针对噪声源设置 隔声屏障,110 kV、220 kV主变压器可进行户内 对电气设备产生的噪声起到一定的阻隔作用。 若在居住人口密集区的变电站在平面布置设计 时未考虑噪声影响,采用敞开式的全户外布置或 主要噪声源位于户外的半户内布置,产生的噪声 传播到周边,变电站厂界及周边居民点处的声环 境可能会产生噪声超标的问题。 500 kV变电站一般采用全户外布置,主要电 气噪声源没有建筑物的遮挡,噪声均向外界自由 布置,由建筑物墙体作为隔声屏障;对于布置在 户外的500 kV主变压器两侧的防火墙,可根据 噪声防护需要,在防火墙墙体上加装吸音材料, 必要时可在无防火墙的一侧增设隔声屏,对主变 压器噪声在传播途径上起到降噪作用;对于户外 布置的高压电抗器,可采用Box—in降噪措施。另 外,应用较多的隔声措施就是增加围墙高度和在 围墙上增设隔声屏障。 传播。若500 kV变电站的主变压器、高压电抗 器等主要噪声源布置在靠近厂界围墙处,且周边 无综合楼等建筑物的阻挡,变电站厂界及周边区 域可能会产生噪声超标的问题。因此变电站在 前期设计时,需要充分考虑变电站内主要噪声源 与厂界的位置关系,噪声源尽量远离厂界,在传 播途径上留出一定的噪声衰减距离。 (3)噪声敏感点的声环境(接收器)功能区 划。变电站噪声是否超标,除了噪声源强的大 ・另一种在传播途径上的减噪措施是增加噪 声源与厂界的距离,即噪声衰减距离。一般在项 目设计前期就需提出优化变电站平面布置形式, 主变压器设置在变电站中心位置,两侧最靠边的 主变压器需考虑与变电站厂界的距离,高压电抗 器等电气噪声源尽量远离厂界,必要时适当增加 变电站征地范围和厂界与各噪声源的距离。目 48・ 绳代建筑电气 、l l、”l’c、¨i:1;、¨84l n[1  r礴 前变电站设计时通常采用标准化模块布置,给予 部,紧邻围墙,距离西侧围墙约为3.5 m。 变电站内主要噪声源为500 kV变压器、高 压电抗器以及35 kV并联低压电抗器,站内各声 源源强及声源高度如表l所示。 表I 站内各声源源强及声源高度 降噪考虑的凋整平面布置的空间较有限。 (3)接受者防护 变电站周边受到变电站 噪声影响的居民房屋,在变电站本体采取一系列 降噪措施后,仍可能由于距离变电站较近,噪声 衰减距离不够而产生噪声超标;或居民房屋所处 声环境功能区等级较高,环境背景噪声已临近标 序号 设备名称 声功率级/dB(A)声源高度/m 准值,再叠加变电站噪声后产生超标。目前,针 对变电站周边居民房屋采取的治理措施主要是 建筑物加装通风隔声窗。相对于前两种控制措 施,接受者防护是最难实施的控制措施。 3 51t{I k、 变电站噪声治理措施实例分析 拟规划建没一座500 kV变电站,在环境影 响评价阶段根据变电站设计预测,分析了变电站 远期4组主变压器和2组高压电抗器正常运行 时的厂界噪声及对周边居民点的影响,根据预测 结果提出相应的噪声治理措施。 3.I 变电站总体情况 (1)变电站平面布置。500 kV变电站为规 划建设的超高压地面变电站,为全户外形式,按 三列式布置,从南向北依次布置为500 kV配电 装置、主变压器和35 kV配电装置、220 kV配电 装置。500 kV配电装置采用户外HGIS,布置于 站区南侧,向南、向西出线;220 kV配电装置采用 户外GIS,位于站区北侧,向北出线;主变压器和 35 kV配电装置布置在500 kV与220 kV配电装 置场地之间,其中市置有主变压器及构架、35 kV 母线、电抗器组、电容器组等;500 kV高压电抗器 布置在500 kV HGIS场地西侧。 (2)噪声源强。根据设计,变电站规划远期 有4组1 000 MVA主变压器,每组主变有A、B、C 相3台变压器.500 kV主变压器及35 kV并联 低压电抗器布置在站区中部,每台变压器之间有 防火墙隔离,实现紧凑型布置。西侧最外侧主变 压器与西侧厂界距离约为13 nl,东侧最外侧主变 压器与东侧厂界距离约为32 nl,4组主变压器与 南侧、北侧厂界平行,距离北侧厂界距离约为 60.5 m,距离南侧厂界约为85 m 此外,2组3× 60 Mvar并联电抗器设置在变电站两侧厂界靠南 1 500 kV变 器 96.5 2.0 1 500 kV高抗 86.4 2.0 3 许联低压电抗器83.0 4.0 (3)隔声设施。东面最外侧主变压器与东 厂界间布置有2层高综合楼;主变压器与北侧、 南侧厂界问除了配电装置等电气设备外,仅有继 电小室等尺寸较小的建筑物。变电站内的各建 筑物高度及反射损失率如表2所示。 表2变电站内的各建筑物高度及反射损失率 (4)变电站外环境。变电站所处位置为农 村地区,周边有部分乡镇企业,因此变电站厂界 噪声执行GB 1 2348--2008 ̄工业企业厂界环境噪 声排放标准》 中2类标准,周边居民住宅声环 境执行GB 3096--2008《声环境质量标准》 中 1类标准。 变电站周边最近房屋敏感点主要有变电站 北侧约29 n 处的村庄房屋、东侧约21 131处的企 业房屋和西侧约10 m处的企业宿舍。周边建筑 物均为l层砖混房屋,虽然房屋较少且较分散, 但距离变电站距离较近,变电站噪声对其会产生 一定影响 . ・49・ 圈坦 建l筑_电气 、ffIl \【JI’c、 ¨llj、fl 】:{_l 3.2噪声预测模型 3096--2008【lfI l类标准要求(即 问≤55 dB(A)、 夜问≤45(IB(A))。 此.需对变电站采取噪声防 变电站噪声预测采刖声场仿真软件Cadna/A, 陔软件m德国DataKustik公司编制,其主要依据为 ISO%13、K 一90、Schall03等标准,并采J}{=j专业领 域认r,J’的方法进行修正,计算精度经德闺环保局认 ,护措施,以减小对周边培民的声环境影响 3.4建议采取的降噪措施 针对陔变电站预测噪声超标情况,环境影响 评价阶段 ‘先建议没计单位对变电站平而布置 在我国受到环境保护部环境1 程评估中心推荐。 根据HJ 2.4_2O09《环境影响评价技术导则 进行优化 ,南于该变电站采用紧凑式布置,若能 增加用地范削,增加各噪声源与厂界之I 的距 声环境》l{】工、i 噪声预测模』_I=, 知声源的倍频 0 卢功率级,预测点位置的俯频带 压级为 『J (r)=L、 +D 一,1 (1) 1 =A +,Im +-1 + 1l+一、川… (2) t,:,J、、——倍频带声功率级,dB(A); D.指向性校 ,dB(A); /l——倍频带衰减,t1B(A); ,{ 、——几何发散引起的倍频带衰减,dB(A); ..大气吸收引起的倍频带衰减,r{B(A); /1...地而效应引起的倍频带衰减,f1B(A); A har声屏障引起的俯频带衰减,clB(A); |4 ——其他多方嘶效应引起的倍频带衰 减,dB(A) 3。3噪声预测分析 根据预洲结果,500 kV变电站在远期4组主 变 、2组高压电抗器i1 常运行 ,变电站采取 降噪措施前等声级线如 1所,J 、 l I 5。如l 50l 0 50 30o蜘l 350 5ul 41O) 50l 45u如l 如1 如期1 6(10 s0l 6’50 ff1 1 fJ『见,变电站网侧厂界噪声除东侧部 分区域南于主控楼的遮 未超标外,其余厂界区 域均超过50 dB(A),不能满足GB 1234812 ̄8中 2类标准要求(即昼『自J≤60 dB(A)、仪问≤ 50(IB(A))周边建筑物的仪『HJ噪声均超过GB .50・ 离,可有效减小厂界噪声影Ⅱ向。该变电站选址侮 于山坳区域,变电站南、西、jUr)10均有1II体,无法 采用占地较大的布置形式,因此无法采用调整平 面布置的力‘式降噪、 最终结合同类变电站降噪措施情况,建议陔 变电站采取 l1下噪声防治措施: (1)建议 满足设计规范和安全的前提下, 主变区域主变压器北侧加装9 t 1高隔声屏,并住 主变压器每卡l{之 的防火墙卜( 变压器侧)JJ1] 装吸音隔声板。 (2)建议往 高抗 域采取Box—in措施,根 据GB/T 50087--2013《 业企业噪声控制设计规 范》第5.1.3条,带有通风散热消声器的隔声罩, 插入损失 存15~25 cIB(A)范【书J内,故高抗噪 声源强插入损失值取20 dB(A) (3)缱i2(r满足没汁规范和安全的前提下, 在变电站 侧厂 、南侧厂界和东f91Ij南部厂界围 墙上方再加装1.7 II1高隔声旰障,使得变电站围 墙增高至5 nl(}{]于当地有台风影响,根据设计安 全性考虑,罔墙最高高度为5 m),四侧厂界隔声 屏长度约155.5 Ii],南侧厂界隔声屏长度约为 214.5 In,尔侧南部厂界隔声屏长度约67 Il1一变 电站采取的降噪措施如图2所示 . 变电站 采取以上降噪措施后,变电站四侧 厂界均满足( B 12348--2008中2类标准要求 变电站采取降噪措施后等声绒线如图3所示 根据GB 12348--2008中2类标准要求.变 电站采取降噪措施前后厂界环境噪声预测结果 如表3所永 根据GB 3096--2008中1类标『停要求,变电 站采取降噪措施前后刷边建筑物噪声预测结果 如表4所示 现代建筑电气 ・上程没计・ No.12、0I.7ISerlaI 0.84l 20I6 图2变电站采取的降噪措施 图3 变电站采取降噪措施后等声级线 表3变电站采取降噪措施前后厂界环境噪声预测结果 北厂界预测点 西厂界预测点 55.6 56.6 51.4 昼问达标夜间超标 昼问达标夜间超标 昼问达标夜问超标 47.1 达标 达标 达标 达标 49.1 南厂界预测点 东厂界预测点 48.2 45.1 50.7 昼问达标夜问超标 表4变电站采取降噪措施前后周边建筑物噪声预测结果 北侧最近村庄房屋 尔侧最近企业房胜 51.9 49.7 51.5 48.9 50.0 昼间达标夜间超标 昼间达标夜间超标 昼问达标夜间超标 45.9 44.2 达标 46.6 44.7 达标 仪『日j 两侧最近企业宿舍 51.0 49.I 47.4 略超标 变电站周边建筑物除了西侧最近企业宿 舍夜间噪声值仍略超GB 3096--2008中l类标 准(即昼间≤55 dB(A)、夜问≤45 dB(A))外,其 余周边房屋处昼夜噪声均能满足1类标准要求。 夜间超标处房屋的噪声也受背景噪声的影响,因 4 结 语 随着变电站设汁与建设技术的日趋成熟,目前 已经建成有500 kV地下变电站,不仅节约了土地, 还能有效控制变电站噪声对周边环境的影响 此 此建议远期变电站运行后应结合环保验收监测 情况,若这两处房屋仍存在噪声超标情况,建议 在超标房屋处面朝变电站侧装设通风隔声窗, 一外,根据声波干涉原理提出的有源噪声控制概念将 是今后变电站噪声控制的研究方向。目前有源噪 声控制技术在工业、交通等方面已广泛应用,但还 存在系统稳定性差、过分依赖初级声源和构造复 杂需专业人员维护操作等缺陷。因此,在变电站 噪声控制措施方面还需要各方面的不懈努力 .般降噪效果在20 dB以上,满足变电站周边敏 感点昼夜噪声值达到GB 3096--2008中1类 标准. 51. ・l:稚没计・ 标原因分析及控制措施[J].能源与化学工程,2015 (11):57-58. [3] 工业企业厂界环境噪声排放标准:GB】∞貉—2100B[S]. [4]声环境质量标准:GB 3096--2008[s]. 潘仲麟.噪声控制技术[M].北京:化学工 [1】 翟国庆。业出版社。2006. 张嵩阳,张远,等.110—750 kV变电站噪声超 [2] 钱诗林,[5]杨庆陶,马晓爽.浅谈变电站的噪声控制[J].建筑 工程技术与设计,2016(5):2303. 收稿Il删:2016 l1 20 Eflfect of Noise Exceeded Standard and Treatment Measures from Transformer Substation ZHANG Xiaolu, WANG Lei, GUO Jian (Huadong Engnieering Co.,Ltd.,Power China,Hangzhou 31 1 122,China) Abstract:This paper introduced the principle and reasons of the noise from the transformer substation,and analyzed the main treatment measures of the substation noise.Combining by a 500 kV substation as example,the factory boundary noise and the impact on the surrounding residential areas were discussed when the long—term four groups of main transformers and two groups of high vohage reactors from the transformer substation were behaving normally. According to the prediction results,the appropriate treatment measures against the noises were proposed.It can provide rPf T nflPs nf simj】ar transfonner substations. Key words:transformer substation;noise effect;prediction model;treatment measures (上接第46页) [J].暖通空调,2016,46(8):3841. [2] 马信海,杜佳军.某酒店综合节能改造案例浅析 [J].绿色建筑.2015{3):44-47. 陈煜,等.既有四星级酒店综合节能 [3] 朱伟峰,袁瑗。改造案例[J].建设科技,2015(9):48-51. [1] 王黛娜,高健.上海某宾馆综合节能改造案例分析 收 ll :21}16 10 31 Comprehensive Energy-saving Transformation Analysis of Five-star Hotel YANG Qing, ,胁 d.,Shanghai 200433,China) (Jiangsu Dahai Intelligence System Co LtAbstract:According to the history energy consumption data of a five—star hotel,this paper‘analyze the energy— saving potentialities in aspects of air conditioning system.hot water system,lighting system,etc.The results show that the design of steam boiler is oversize and the total thermal efficiency of hot water supply system is lower.It is pointed out that the water heat pump and air source heat pump is as the hot sources which replaced the original steam boiler,and the efficient steam generator is selected for laundry room.By using variable frequency intelligent control technology.the energy—saving plans of the central air conditioning water pump and fan are realized.The LED light sources replace the original tl-aditional lighting light sources.The comprehensive energy・saving rate is 28%,which plays an exemplary role.It call provide references for energy conservation transformation of similar building. Key words:five.star hotel;energy conservation transformation;building energy analysis;LED source ・52・ 

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