110 kV 戶外變電站噪聲超標治理

華雪瑩 史文迪 姚為方 徐 鵬周 健

(1.國網安徽省電力有限公司電力科學研究院,安徽 合肥 230601;2.安徽新力電業科技咨詢有限責任公司,安徽 合肥 230601;

3.國網安徽省電力有限公司滁州供電公司,安徽 滁州 239000)

0 引言

隨著城市建設的快速發展,城區用電負荷的需求不斷增大,越來越多的變電站進駐城區,部分變電站與居民區的距離較近,甚至緊鄰居民區[1-3]。隨著社會的發展,公眾的環保意識越來越強,環境保護相關的法律、法規也在不斷完善,由于變電站距離居民區更近,變電站的環境污染問題,特別是噪聲污染問題,成為了公眾關心的熱點問題,也是引起投訴糾紛的重點[46]。為了滿足新形勢下環境保護要求,解決變電站噪聲超標問題,需對變電站進行噪聲治理,使變電站廠界噪聲達到排放標準要求。本文以安徽某110 kV 戶外變電站為例,分析變電站廠界噪聲超標原因,并提出治理方案。

1 戶外變電站噪聲排放超標分析

該110 kV 變電站站內中部安裝2臺主變壓器,主變壓器北側為電氣綜合樓,其他3側均無遮擋。變電站東、南側為小區居民樓,此處執行GB 3096—2008《聲環境質量標準》1 類標準,變電站東、南廠界側執行GB 12348—2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》1類標準,變電站西、北側分別為公交車站和綠化帶,西、北側廠界側執行GB 12348—2008 3類標準。

1.1 噪聲測量

測量儀器采用BSWA308聲級計,選用A 計權網絡;儀器使用24位AD 轉換器和全數字濾波器,為I級積分式聲級計。測量按照GB 12348—2008和GB 3096—2008 標準要求:西、北側廠界測點距圍墻1 m、距地面高度1.5 m;東、南側廠界測點距圍墻1 m、距圍墻上方0.5 m;聲環境敏感目標測點靠近變電站一側戶外1 m、距地面高度1.5 m;測量頻次為晝、夜各監測1次;測量時環境溫度為晝15 ℃、夜10 ℃,濕度為60%,測量點位布置示意見圖1。

圖1 變電站測量點位布置示意

測量結果顯示,東、南側小區居民樓外距變電站最近處夜間噪聲測試值分別為46.6 dB(A)、45.4 dB(A),均超過GB 3096—2008的1類標準要求;變電站東側廠界外1 m 處夜間噪聲測試值為47.6～48.9 d B(A)、南側廠界外1 m 處夜間噪聲測試值為45.8～47.1 dB(A),均超過GB 12348—2008的1類標準要求;變電站西側廠界外1 m 處測點7的夜間噪聲測試值為55.7 dB(A)、北側廠界外1 m 處測點9 的夜間噪聲測試值為56.4 dB(A),均超過GB 12348—2008的3類標準要求。因此變電站需要進行噪聲超標治理。

1.2 噪聲超標原因分析

該110 kV變電站噪聲源主要為變電站中央2臺主變壓器和緊鄰變電站北側圍墻的2臺箱式變壓器。對主變壓器和箱式變壓器進行噪聲測量,測量儀器同1.1,測量方法按照GB/T 1094.10—2003《電力變壓器 第10部分:聲級測定》標準要求:主變壓器測量輪廓線設置在基準面2 m處,測量高度距地面1.5 m;箱式變壓器測點為北側1 m處,測量高度距地面1.5 m。測量結果顯示,1號主變壓器4側晝、夜噪聲測量值分別在64.3～69.2 dB(A)、62.6～68.4 dB(A);2號主變壓器4側晝、夜噪聲測量值分別在64.9～69.7 dB(A)、64.1～68.9 dB(A);1號箱式變壓器晝、夜噪聲測量值分別為60.8 dB(A)、58.7 dB(A);2號箱式變壓器晝、夜噪聲測量值分別為59.7 dB(A)、58.2 dB(A)。

變電站采用戶外布置,主變壓器與東、南、西側廠界均無建筑物遮擋,導致變電站東、南、西側廠界夜間噪聲超標;箱式變壓器緊鄰北側圍墻且無建筑物遮擋,導致變電站西、北側廠界夜間噪聲超標。

2 變電站噪聲治理

2.1 治理方案

根據以上噪聲超標情況及原因,結合變壓器運維、檢修和散熱要求,該變電站從傳播途徑進行噪聲控制,采用的方案為2臺主變壓器東、南、西3側安裝隔聲屏障,上部向內折彎;2臺箱式變壓器各安裝1臺隔聲罩,兼顧箱式變散熱問題,隔聲罩下方開孔,安裝通風消聲百葉窗,隔聲罩頂部安裝軸流風機和消聲器。變電站噪聲治理方案示意見圖2。

圖2 變電站噪聲治理方案示意

2.2 方案實施前、后噪聲仿真

羅超等對運行中110 kV 變壓器的噪聲特性進行了研究[7],嚴青等對變電站簡化噪聲源衰減特性進行了研究[8],因此簡化主變壓器和箱式變壓器作為主要噪聲源的變電站時,參考以下觀點:

(1)將主變壓器分別簡化為體聲源、面聲源、點聲源時,在相同距離處的噪聲聲壓級差異較小,噪聲接受點的聲壓級大小取決于聲源的總聲功率級;

(2)在近聲場(L≤5 m),L(L為噪聲源至測點距離)相同時,聲壓級從大到小依次為體聲源、面聲源、點聲源;

(3)在遠聲場(L≥35 m),L相同時,聲壓級從大到小依次為點聲源、面聲源、體聲源;

(4)變電站附近居民樓,樓層越低,噪聲越高,噪聲最大值在第2層。

2號主變壓器距西側廠界距離為主變壓器至廠界最近距離,L=32 m;1號主變壓器至東側廠界距離,L=53 m;2臺主變壓器距南、北兩側廠界距離分別為55 m、86 m;箱式變壓器距北側廠界距離為2 m。綜合考慮,將主變壓器簡化為點聲源,箱式變壓器簡化為體聲源,因變電站噪聲最大值多為第2層,即變電站附近垂直空間內噪聲最大值多出現在4～6 m 的高度;分別以2 m 和5 m 高度作為仿真計算平面。利用Sound PLAN 仿真軟件分析方案實施前、后變電站及周圍環境聲壓級分布,仿真結果見圖3—4。

圖3 2 m 高度水平面聲壓級分布

圖4 5 m 高度水平面聲壓級分布

由仿真結果可知,采用該噪聲治理方案,能夠有效控制變電站噪聲,變電站4側廠界及聲環境敏感目標處噪聲值均能達到相應標準要求。

2.3 方案的實施

2臺主變壓器東、南、西3 側安裝隔聲屏障,東、西側隔聲屏障長6 m,南側隔聲屏障長10 m,隔聲屏障高4 m,上部向內折彎1 m、角度45°。2臺箱式變壓器各安裝1臺隔聲罩,隔聲罩由5個隔聲面組成,5個立面的尺寸均為4 m×3 m、1個頂面的尺寸為4 m×4 m,隔聲罩東、南、西3側立面下方開孔,安裝通風消聲百葉窗,消聲百葉窗的尺寸為0.5 m×0.8 m,隔聲罩頂部安裝軸流風機和消聲器,風機風量為2 000 m3/h,冷空氣從下方消聲百葉窗進入箱變室,熱空氣從頂部風機強制排出,防止因箱式變壓器過熱引發安全問題[9]。

隔聲屏障及隔聲罩選材上充分考慮隔音、防水、防塵的效果,材料為鋼面板與阻尼板復合的金屬百葉板,板材中間填充吸音玻璃棉,吸音玻璃棉外敷無堿恨水玻璃布。

2.4 治理效果

變電站噪聲治理工程完成后,對該變電站晝夜的噪聲進行測量,測量時環境溫度為晝間28 ℃、夜間21℃,濕度為66%,測量時風機全開,除對噪聲治理前的測量點位復測外,對變電站東、南兩側居民樓2樓也進行了測量,測量結果見表1—2。

表1 變電站治理前后噪聲測量結果 dB(A)

由表1、表2可知,治理后的變電站4側廠界噪聲均滿足GB 12348—2008相應標準要求,東、南側居民樓處噪聲均滿足GB 3096—2008的1類標準要求;其中北側箱式變壓器廠界處噪聲治理效果尤為明顯,晝、夜噪聲的削減量達到了7 dB(A);東、南側居民樓處晝、夜間噪聲最大削減量也達7 dB(A)。

表2 變電站治理后居民樓2樓測量結果 dB(A)

3 結束語

對某110 kV 戶外變電站噪聲源及聲環境進行了現場測量和噪聲分析,認為宜采用控制傳播途徑的方式進行噪聲治理。為滿足變壓器運維、檢修及散熱的要求,提出采用安裝隔聲屏障及隔聲罩的噪聲治理方案,即2臺主變壓器東、南、西3側安裝隔聲屏障,上部向內折彎;2臺箱式變壓器各安裝1臺隔聲罩。利用Sound PLAN 仿真軟件對方案實施前、后變電站及周圍環境聲壓級分布進行仿真分析,給出具體實施方案。實際測量可知噪聲治理效果良好,其中北側箱式變廠界處噪聲治理效果尤為明顯,晝、夜噪聲的削減量達到7 dB(A)。本文噪聲治理措施的成功實施,不僅給周圍居民帶來了良好的環境,也具有良好的社會效益,切實履行國家電網有限公司奉獻清潔能源社會責任的同時,也給同類型變電站的噪聲治理提供參考。