變電站噪聲對環境的影響與防治措施

呂敬友,黃 玉,池愛平,陶雷行,陳 震

(1.華東電力試驗研究院有限公司,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的建設,變電站運行時噪聲擾民引起的糾紛、投訴事件逐年增多,在一些地區已發展到制約電網的建設。

為了建設環境友好型城市,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,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。

1 變電站噪聲源

變電站的噪聲主要來自本體和輔助設備。

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

2)輔助設備的噪聲 主要來自冷卻風機、油泵運行時,以及連接部位轉動時的振動產生的噪聲。

變壓器本體振動有時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,站區面積大,站界距離遠,周圍基本上沒有居民區。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。該類主變基本上采用強油風冷方式,循環油泵和冷卻風扇在運行時發出很強的噪聲,提高了噪聲強度。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

根據現場情況,所測試的變電站站界可按照GB 12348—2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》III類標準執行,即晝間和夜間標準閾值分別為65 dB(A)和55 dB(A)。測試結果表明:6座500 kV變電站晝間站界噪聲基本達標;夜間58個測點有6點超標,最高達到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個測點晝間只有4個測點超過Ⅲ類標準限值;夜間有39個測點超標,近1/3測點超過夜間Ⅲ類標準限值,最高的為67.7 dB(A)。有5個變電站夜間全部測點超標,主要原因是這些變電站站界較近,冷卻方式一般為強油風冷,風扇噪聲較大。

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冷,冷卻裝置產生的噪聲相對較低。噪聲值在60～70 dB(A)的有21臺,占63.6%。

站界76個測點晝間有3座變電站共7個測點超過Ⅲ類標準限值;夜間有26個測點超標,近1/3測點超過夜間Ⅲ類標準限值。

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個測點有7座變電站各有1個測點超過晝間Ⅲ類標準限值;夜間有26個測點超標,占22%。

從測試結果來看,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、夜噪聲標準相差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晝間達標而夜間超標; 220 kV,110 kV和35 kV三個等級主變噪聲在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主變均采用強油風冷,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 冷卻風扇對噪聲的影響

選擇了A 1至A 3三家35 kV變電站進行冷卻風扇對噪聲的影響試驗,結果見表1。

表1 冷卻風扇對噪聲的影響 dB(A)

由表1可知,冷卻風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)

檢測結果表明:500 kV主變噪聲低于74 dB (A)時,達到夜間II類50 dB(A)標準限值的距離在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,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,避免風機和循環泵的噪聲。由于變電站主要是低頻噪聲,宜選擇吸收低頻噪聲作用強的吸音材料。

2)在主變底部墊減振橡膠墊,使剛性連接變為有緩沖墊料的連接,減少固定振動,可降噪聲2～3 dB(A)。

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

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,隔聲門外側用鋁板,內側涂減振阻尼,內襯離心玻璃棉板。

6)將變壓器室自然通風窗改為消聲百葉窗。百葉窗表面貼吸聲材料。

4 結語

通過對上海地區66家不同等級變電站的現場噪聲測試,得出以下結論:

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的69.4%,78.8%和70.9%。

2)站界噪聲晝間基本上達到GB 12348—2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》III類65 dB(A)的標準限值;夜間有1/4～1/3個測點超過III類55 dB(A)的準標限值。

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內噪聲衰減較快,以后逐漸變慢,這是低頻噪聲傳播距離較遠的原因;噪聲低于75 dB(A)的主變,達到夜間II類50 dB (A)標準限值的距離在110 m左右。

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