呂敬友,黃 玉,池愛平,陶雷行,陳 震

(1.華東電力試驗(yàn)研究院有限公司,上海 200437;2.上海市電力公司,上海 200122)

0 引言

隨著越來越多變電站在居民住宅區(qū)的建設(shè),變電站運(yùn)行時(shí)噪聲擾民引起的糾紛、投訴事件逐年增多,在一些地區(qū)已發(fā)展到制約電網(wǎng)的建設(shè)。

為了建設(shè)環(huán)境友好型城市,選擇了上海市電力公司目前具有代表性的變電站進(jìn)行噪聲檢測。其中500 kV 6座,220 kV 18座,110 kV 16座, 35 kV 26座。通過噪聲檢測與試驗(yàn),初步掌握了各類變電站的噪聲水平和特征,為治理變電站的噪聲和新建變電站的選型、選址提供依據(jù)。

1 變電站噪聲源

變電站的噪聲主要來自本體和輔助設(shè)備。

1)本體的噪聲 主要來自變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電磁噪聲。磁致伸縮引起的鐵心振動,使鐵心隨著勵(lì)磁電流50 Hz的變化而周期性地振動,發(fā)出噪聲。另外,負(fù)載電流產(chǎn)生的漏磁,引起繞組、油箱壁的振動,產(chǎn)生的噪聲以波的形式向四周傳播。

2)輔助設(shè)備的噪聲 主要來自冷卻風(fēng)機(jī)、油泵運(yùn)行時(shí),以及連接部位轉(zhuǎn)動時(shí)的振動產(chǎn)生的噪聲。

變壓器本體振動有時(shí)也可能通過變壓器油管、接頭及其裝配零件等傳遞給冷卻器,加劇其振動,加大其輻射的噪聲。

2 變電站噪聲對環(huán)境的影響

2.1 變電站噪聲分析

2.1.1500 kV變電站

500 kV變電站6座共有18臺變壓器,均為露天布置。6座變電站均在郊區(qū),站區(qū)面積大,站界距離遠(yuǎn),周圍基本上沒有居民區(qū)。主變噪聲值在67.6～84.1 dB(A)之間。噪聲值在70～80 dB (A)的有15臺,占83.3%。說明該等級主變的噪聲值大多在這一范圍。高噪聲不但來自主變,而且與冷卻裝置有關(guān)。該類主變基本上采用強(qiáng)油風(fēng)冷方式,循環(huán)油泵和冷卻風(fēng)扇在運(yùn)行時(shí)發(fā)出很強(qiáng)的噪聲,提高了噪聲強(qiáng)度。各等級主變噪聲水平百分比見圖1。

圖1 各等級主變噪聲水平分布

根據(jù)現(xiàn)場情況,所測試的變電站站界可按照GB 12348—2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》III類標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,即晝間和夜間標(biāo)準(zhǔn)閾值分別為65 dB(A)和55 dB(A)。測試結(jié)果表明:6座500 kV變電站晝間站界噪聲基本達(dá)標(biāo);夜間58個(gè)測點(diǎn)有6點(diǎn)超標(biāo),最高達(dá)到68.8 dB(A)。

2.1.2220 kV變電站

220 kV變電站18座共有49臺變壓器,其中的12座露天布置,6座室內(nèi)布置。主變噪聲值在53.9～82.5 dB(A)之間,比500 kV主變噪聲有所降低。噪聲最高的為82.5 dB(A),主要原因是采用油水水空冷卻,本身噪聲較高,后因故障,拆裝后噪聲值升高。噪聲值在65～75 dB(A)的有26臺,占53.1%。站界124個(gè)測點(diǎn)晝間只有4個(gè)測點(diǎn)超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值;夜間有39個(gè)測點(diǎn)超標(biāo),近1/3測點(diǎn)超過夜間Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值,最高的為67.7 dB(A)。有5個(gè)變電站夜間全部測點(diǎn)超標(biāo),主要原因是這些變電站站界較近,冷卻方式一般為強(qiáng)油風(fēng)冷,風(fēng)扇噪聲較大。

2.1.3110 kV變電站

110 kV變電站16座共有33臺變壓器,室內(nèi)和露天布置均為8座。主變噪聲值在55.3～76.1 dB(A)之間,冷卻方式主要是油浸自冷和油浸風(fēng)冷,冷卻裝置產(chǎn)生的噪聲相對較低。噪聲值在60～70 dB(A)的有21臺,占63.6%。

站界76個(gè)測點(diǎn)晝間有3座變電站共7個(gè)測點(diǎn)超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值;夜間有26個(gè)測點(diǎn)超標(biāo),近1/3測點(diǎn)超過夜間Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值。

2.1.435 kV變電站

35 kV變電站27座共有55臺變壓器,4座露天,23座室內(nèi)布置。冷卻方式基本上采用油浸自冷。噪聲值在55.3～76.1 dB(A)之間。噪聲值在70 dB(A)以下的有44臺,占80.1%。由此可見35 kV主變噪聲要比其他等級低得多,主要是變壓器本身噪聲低,而油浸自冷方式的噪聲也較低。站界118個(gè)測點(diǎn)有7座變電站各有1個(gè)測點(diǎn)超過晝間Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值;夜間有26個(gè)測點(diǎn)超標(biāo),占22%。

從測試結(jié)果來看,每一等級的主變平均噪聲值相差5 dB(A)左右,如220 kV主變比500 kV約低5 dB(A);站界噪聲夜間超標(biāo)率大大高于晝間,其原因是大部分變電站周圍沒有其它噪聲源,外界影響主要是交通噪聲。由于晝、夜噪聲標(biāo)準(zhǔn)相差10 dB(A),而主變本身噪聲晝、夜的差異不大,使得部分變電站測點(diǎn)晝間達(dá)標(biāo)而夜間超標(biāo); 220 kV,110 kV和35 kV三個(gè)等級主變噪聲在65～70 dB(A)之間比例最大,但220 kV噪聲次峰值上移,而110 kV、35 kV噪聲次峰值下移。

2.2 主變噪聲頻譜分析

各種等級變電站噪聲頻譜基本類同,這里僅舉500 kV和220 kV三家變電站進(jìn)行頻譜分析,如圖2和圖3所示。

圖2500 kV A、B變電站主變噪聲頻譜

圖3220 kV C變電站主變噪聲頻譜

由于500 kV主變均采用強(qiáng)油風(fēng)冷,所以總的噪聲是主變噪聲和冷卻裝置噪聲的疊加。圖2頻譜顯示:頻率在800 Hz附近主變噪聲值逐漸降低,說明變電站噪聲主要是低頻噪聲;噪聲的峰值分別為50 Hz、100 Hz、250 Hz、400～500H z頻率附近,其中以400～500Hz頻率附近噪聲值為最大。

220 kV主變噪聲頻譜在 30 H z,63 H z, 100 H z,160 H z,315 Hz和400 Hz等處出現(xiàn)峰值,以后噪聲值呈下降趨勢,說明220 kV主變也是以低頻噪聲為主。

2.3 冷卻風(fēng)扇對噪聲的影響

選擇了A 1至A 3三家35 kV變電站進(jìn)行冷卻風(fēng)扇對噪聲的影響試驗(yàn),結(jié)果見表1。

表1 冷卻風(fēng)扇對噪聲的影響 dB(A)

由表1可知,冷卻風(fēng)扇對噪聲的作用較大。

2.4 噪聲衰減特性

500 kV噪聲衰減特性測試選擇B1至B3三家變電站,噪聲衰減特性見表2。

表2500 kV變電站噪聲衰減特性 dB(A)

檢測結(jié)果表明:500 kV主變噪聲低于74 dB (A)時(shí),達(dá)到夜間II類50 dB(A)標(biāo)準(zhǔn)限值的距離在110m左右。

220 kV和35 kV變電站噪聲衰減特性見表3。C1至C2二家220 kV變電站為露天,一家35 kV變電站為室內(nèi),由表3可知:220 kV室外布置的變電站噪聲衰減較快,35 kV室內(nèi)布置的變電站噪聲衰減較慢。

表3220 kV、35 kV變電站噪聲衰減特性 dB(A)

3 變電站降噪措施

1)對露天變電站采用隔聲屏,封閉、半封閉等措施。選用油浸自冷冷卻方式,避免風(fēng)機(jī)和循環(huán)泵的噪聲。由于變電站主要是低頻噪聲,宜選擇吸收低頻噪聲作用強(qiáng)的吸音材料。

2)在主變底部墊減振橡膠墊,使剛性連接變?yōu)橛芯彌_墊料的連接,減少固定振動,可降噪聲2～3 dB(A)。

3)內(nèi)墻貼泡沫玻璃吸聲磚。吸聲材料可選離心玻璃棉或巖棉,它們的傳熱系數(shù)很小,是很好的保溫材料。如果變壓器室內(nèi)自然通風(fēng)條件不富裕,在高溫季節(jié)要注意主變的安全運(yùn)行。

4)變壓器加裝吸聲板。在主變本體與散熱器之間加裝吸聲板。吸聲板填充100 mm厚巖棉,中間夾一層阻尼鋼板,穿孔鋼板護(hù)面。

5)將變壓器室大門改為隔聲門,隔聲門框架采用冷軋鋼板折彎制作,隔聲門外側(cè)用鋁板,內(nèi)側(cè)涂減振阻尼,內(nèi)襯離心玻璃棉板。

6)將變壓器室自然通風(fēng)窗改為消聲百葉窗。百葉窗表面貼吸聲材料。

4 結(jié)語

通過對上海地區(qū)66家不同等級變電站的現(xiàn)場噪聲測試,得出以下結(jié)論:

1)500 kV變電站6家18臺主變噪聲值在67.6～84.1 dB(A)之間。其中70～80 dB(A)占83.3%;220 kV、110 kV和35 kV變電站的主變噪聲值在60～75 dB(A)之間,分別占測試主變臺數(shù)的69.4%,78.8%和70.9%。

2)站界噪聲晝間基本上達(dá)到GB 12348—2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》III類65 dB(A)的標(biāo)準(zhǔn)限值;夜間有1/4～1/3個(gè)測點(diǎn)超過III類55 dB(A)的準(zhǔn)標(biāo)限值。

3)主變噪聲頻譜峰值主要在 50 H z, 100 H z,200H z,315 Hz,400 H z和630 H z附近,大部分在315～500 Hz頻率附近有較大特征峰。說明變電站噪聲主要是低頻噪聲。

4)離噪聲源主變50 m內(nèi)噪聲衰減較快,以后逐漸變慢,這是低頻噪聲傳播距離較遠(yuǎn)的原因;噪聲低于75 dB(A)的主變,達(dá)到夜間II類50 dB (A)標(biāo)準(zhǔn)限值的距離在110 m左右。

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