城市附建式變電站噪聲的分析與治理

張雪峰,黃有為

（深圳市供電規劃設計院有限公司,廣東 深圳 518000）

0 研究背景

隨著城市中心區負荷密度的持續增長，建設用地越發緊張，城市變電站的選址難度也日益加劇。為提高用地綜合利用價值，附建式變電站作為一種經濟、有效的解決方案，正逐漸被越來越多的城市所采用。此類變電站以貼臨或內建的形式依附于商業、辦公、居住等主體建筑，很大程度上解決了城市中心區用地稀缺與用電需求之間的矛盾[1]。然而，正是由于這類變電站多修建于居住和辦公人群密集的1類（晝間≤55dBA，夜間≤45 dBA）或2類（晝間≤60dBA，夜間≤50 dBA）聲環境區[2]，變壓器、電抗器、SVG等設備在高負荷作業時，變電站場地噪聲排放明顯高于規范限值，如不采取適當措施，將不可避免地對附近居民及環境造成影響。

1 噪聲源分析

1.1 典型噪聲源

主變壓器：變壓器工作時的噪聲頻率范圍在100Hz-500Hz，峰值頻率多出現在250Hz和500Hz，其特點是噪聲聲級大、頻率低，因此透射能力較強，是附建式變電站中最主要的噪聲源，也是影響程度最大的聲源。

電抗器：電抗器在在交流電壓下工作時，排放的噪聲主要以100 Hz 為主，且發生強度較大，是附建式變電站中噪聲來源的主要因素之一。

散熱設備：軸流風機等散熱設備工作時噪聲主要以葉片產生的空氣動力性噪聲為主，噪聲頻譜范圍在3kHz-8kHz，屬于高頻寬幅噪聲。另外，風機外殼及通風管道的共振也會激發一定噪聲。在環境溫度較高的夏天，散熱設備的噪聲尤為明顯。

1.2 噪聲的傳播途徑

空氣傳播：指主變壓器和電抗器等設備作為噪聲源向外輻射的噪聲通過空氣作為介質向外傳播，是站內噪聲向室外排放的主要傳播方式。

結構傳播：指設備發出的噪聲還將通過與設備連接或接觸的固體介質向外傳遞。比如，變壓器、電抗器以及散熱風機的噪聲（振動）通過地面和冷卻管道壁面傳向室外。

2 噪聲治理措施

變壓器和電抗器作于變電站中的主要噪聲源，在其設計、加工工藝、裝配工藝等方面進行優化可以在一定程度上降低設備的噪聲排放，但目前從根本上解決設備的電磁噪聲和振動噪聲問題是比較困難的，因此在傳播途徑上抑制噪聲向外排放十分重要，主要包括吸聲、隔聲、消聲、阻尼減振等降噪措施。

2.1 壁面隔聲、吸聲處理

由于變壓器與電抗器的體型較大，而附建式變電站設備用房體積相對較小，特別是主變室的四側墻面距變壓器的外殼較近，設備噪聲將經墻面、地面、變壓器外殼等多次反射產生較強的混響噪聲。因此，室內的吸聲降噪處理是附建式變電站噪聲控制的關鍵措施之一，壁可以有效降低室內混響聲，同時降低噪聲外傳播強度。考慮到變壓器和電抗器等主要設備的噪聲頻譜特性，在進行吸聲處理設計時應優先選擇低頻吸聲性能好的吸聲構造，以確保吸聲處理可以達到良好的降噪效果。從散熱角度考慮，主變室和電抗器室內的吸聲處理不宜采用蓄熱性能較好的玻璃棉或礦棉等吸聲材料，而應采用導熱性良好的金屬吸聲材料，如金屬纖維復合吸聲構造就同時具有良好的低頻吸聲性能與導熱性能。

2.2 隔聲門窗選用

由于門窗的隔聲性能通常比墻體要弱，聲波會透過門（窗）扇和門（窗）縫傳到室外，門窗的隔聲性能決定了外墻的整體隔聲性能。普通門窗的隔聲量只有15dBA-20dBA，而專業隔聲門在125-500Hz的隔聲量可以達到35dB或更高。并且，隔聲窗在125-500Hz的隔聲量也應達到30dB以上才能保證整體隔聲效果。

2.3 自然進風口消聲百葉選用

考慮到通風消聲百葉屬于隔聲性能最薄弱的維護構件，應在滿足主變壓器散熱的前提下盡量縮小盡然進風口的面積。另外，消聲百葉的厚度與其隔聲性能并非呈線性增長，且結構越厚，氣流阻力越大，越不利于散熱。權衡以上因素，主變室自然進風口宜選用選用了厚度在400mm以內且隔聲量Rw≥15dBA的通風消聲百葉。

2.4 設備減震處理

硬性安裝變壓器與電抗器等本體振動大的設備會產生非常不利的影響，振動將直接通過地面傳遞至室外。在設備底部安裝隔振器，降低因設備本體的擾力作用引起的機器支承結構或地基的振動對于降低噪聲效果明顯。此外，散熱設備與變壓器和電抗器之間應采用柔性連接方式，剛性接觸面之間設置橡膠墊或涂刷阻尼材料。

2.5 風機與通風管道消聲處理

風機與通風管道的消聲處理主要通過管道隔聲，風機進出風口加裝消聲器和隔振措施來實現。設計時應盡量選用高效、低噪音的風機，根據設備溫度采用可變速風扇。同時在進風風機的進風端與排風機的出風端安裝高性能的阻尼消聲器。此外，通風管道在固定或拼接處應采用高阻尼的柔性連接減小振動，在安裝時盡量避免彎道多、截面突變等問題。

3 結論

附建式變電站地處城區，變電站噪聲會通過進排風管道、門窗、通風百葉等對主體建筑和周圍環境產生影響，尤其是對毗鄰變電站的居民住宅，噪聲排放問題必須引起足夠的重視。對于這類特殊的附建式變電站，采取的噪聲控制手段應該是隔聲、吸聲、消聲相結合的綜合措施。此外，在選購變電站內強噪聲設備，如主變壓器、電抗器、散熱設備時，應充分考慮其低噪聲的性能指標，盡可能減輕后期噪聲治理的經濟成本和技術壓力。

[1]李福權.附建式變電站的建設設計探討[J].大眾用電,2012(10):16-17.

[2]聲環境質量標準[S].GB 3096-2008.

[3]李明,陳錦棟. 城市110kV室內變電站噪聲控制的分析[J].噪聲與振動控制,2012(01):105-108.