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1、变电站的噪声分析与治理方案于香英，张惠敏，杜月桥天津市电力公司技术中心（天津， 300022）【摘要】通过对某市电网变电站噪声水平现状的监测，结合噪声特性和变电站的布局， 对城区内的变电站环境噪声治理提出相应的解决方案。 【关键词】变电站；噪声；治理The Analysis of Electricity Substation and ControlYU Xiang-ying, ZHANG Hui-min, DU Yue-qiaoThe Technology Center of Tianjin Electric Power Corporation (Tianjin, 300022) 【Abstr
2、act】Based on monitoring the noise level from the Electricity Substation of one Grid Corporation, the analysis of its characteristics combined with the layout of substations is described, accordingly the main measures for typical station is given. 【Key words】Electricity Substation；Noise；Control引言近几年随
3、着城市建设的发展，工业 和居民用电量增长很快。特 别是夏季的用 电高峰期间，变电站的负荷率都很高，噪声很大。尤其是居民密集区的变电站的噪声引起的居民投诉颇多。且变电站噪声影响引起的纠纷、上告事件逐步增多，污染缴费也会逐步开展。所以，如何解决变电站的噪声污染对周围居民的影响已经势在必行。1. 电力变电站的噪声分析某市电力公司输变电系统共分 5 个等级，500KV 、220KV、110KV、35KV 及 10KV 配变电站。变电站的类型多种多样，有 露天站、室内站、半室内站。220KV 变电站深入市区，其中以 35KV 变电站及线路构成了城区供电的主网架。位于一、二类地区的 35KV 变电站有 7
4、8 座。为加 强变电站噪声的监督监测，天津市 电力公司环境监测中心站对公司现有的坐落于一、二 类地区的 35KV 及以上所有变电站进行夜间厂界环境噪声（变电站围墙外 1 米处）测试，并对 110KV 及以上所有变电站全部进 行电磁环境监测。本次共测试 176 个变电站。从 测试结果来看，所有监测 的变压器本体噪声水平全都符合标 准，但变压器本体噪声水平相差较大。一部分老变压器、封闭型的变压器，特别是强制风冷的风扇及电机噪音偏大；一部分 变压器风扇及其电机噪声较大 。风冷变压器噪声值大多在 70 dB (A)以上 ，最高达到 88 dB(A)。开风扇与不开风扇噪声水平相差约 8 分贝。另外，即使
5、是国产的同一型号不同生产厂家的变压器噪声水平相差有 6 分贝。由于以往对变压器噪声水平及变电站的隔声性能几乎没有明确要求，使目前几乎所有的老变电站的噪声水平不太理想。尤其位于城区内的一、二类地区的变电站的厂界夜间噪声范围在 45-70 分贝之间。离设备区近的地方，噪声明显增大。 变电 站外的噪声值与变压器的距离和相 对位置有很大的关系，与变压器仅一墙之隔时，站外噪音声 级就很高，且衰减很慢。2. 噪声治理方案2.1 噪声源变电站一般有变压器、开关室、控制室等组成。 变电站的主要噪声来源是变压器运行时产生的电磁噪声，远大于母线的电晕噪声。有的 变电 站还有冷却机产生的气流噪声和机械噪声。铁心硅钢
6、片的磁致伸缩现象是产生变压器噪声的主要原因。机械噪声 则是设备振动、冷却装置引起的。冷却装置包括冷却风扇、油 泵等。当变压器加电投入运行时，变压器油 泵也要投入运行。油 泵在运行时 会产生振动，辐射噪声。当外界环境气温较高时，为了加 强冷却效果，冷却风扇也要投入运行，同时产生振动，辐射噪声。2.2 噪声特性根据文献，电力变压 器的噪声属于中低 频噪声， 对噪声值贡献最大的 频率是 250HZ 和 500HZ；风冷机械噪声属于中高频噪声，对噪声值贡 献最大的频率为 1KHZ 和 2KHZ。变压器的噪声是不稳定的，空载或运行功率低时，噪声水平相 对较低，满负荷运行时一般噪声级水平较高。从噪声的控制
7、角度看，噪声的 频率越低，治理难度越大，因为低频噪声的波 长长，随距离衰减率低，也不易被吸收。2.3 噪声的传播途径露天站的变压器噪声一般无构筑物阻挡,噪声对边界和居民的影响属于直线传播，衰减量小。衰减量的大小直接取决于厂界的大小。室内站是变压器安装在变压器室内， 变压 器声音传至墙壁时发生反射，和直达声混合向外传播，声音相互叠加。室内变压器的噪声主要通过通风百叶窗对外传播，所以对门口方向的敏感点影响较大。通 风 百叶窗外 1 米处 的噪声与室内相比有 6-10 分贝的衰减。半室内布置是变压器在室外布置，只是在变压器之间加一隔声墙，其他方向开放。这样， 变压器之间干扰小，且封 闭侧的噪声衰减程
8、度大，开放侧无建筑物的阻挡，声波直 线传 播。2.4 治理方案噪声污染构成包括噪声源、传播途径和接受者三个要素。只有这三个要素同 时存在，才构成噪声对环境的污染和对人的危害。因此，在任何一个要素方面采取切实有效的措施，都能取得实际效果。 变电站噪声治理主要从噪声源和传播途径两方面进行。降低变压器本身的噪声（噪声源）是最有效、最彻底的主动控制，但难度很大；所以现在的研究大都是被动控制，既在声源的 传播途径上采取隔声、吸声、消声、隔振等技 术降低变电站噪声对周围环境的影响。对噪声源的控制可以考虑以下方面：根据监测结果，即使是同一 电压、功率等级的变压器在运行中的噪声水平相差近 10 个分贝。所以应
9、选择同一型号的低噪声水平的厂家的变压器。因为硅钢片的磁致伸缩 受到许多因素的影响。 铁心片加工和装配工艺方法的不同， 导致同一规格的硅 钢片制造的水平会有较大的差异。所以，对于不同厂家的变压器噪声水平应加强了解，加 强监督变压器的制作 过程和材料选择， 为新变电 站的设计和老变电站的改造提供技术依据。另外可以采用降低冷却装置及风机的噪声手段。冷却装置噪声大小不一，引起的变压器噪声的变化不等。一般相差在 3-10 分贝左右。所以冷却器的 选择在满足设计要求 时应充分考虑噪声指标。 应尽可能采用噪声水平相对交底的自冷式散热器替代风冷散热器或强迫油循环风冷却器。若配有风机时， 应尽量选择低噪音风机，
10、且 应在 风机的出入口处 安装消音器。针对检测结果和变电站的布局，下面重点介 绍两种比较有效治理方法：对于厂界稍微大一点的露天变电站的噪声治理，可以采用隔声屏技术。根据周 围监测的环境噪声水平和敏感点的分布情况，采用相应形式的隔声屏，全封闭，半封闭、某一角度隔离等。然后检测噪声特性、水平和敏感点位置以及需要散发的热量来计算隔声屏的形式、高度、长度、厚度、结构和材质。隔声屏通常能有效降低噪声水平为 10-15 分贝，较适用于中高频的噪声治理。也就是说如果噪声的贡献主要来自于冷却装置及风机等，此方法比 较有效，成本中等。但由于城区内变电站距离周围居民住宅较近，尤其是居民区的中小变电站的厂界基本都比
11、较小，最小的接近 1 米。加之 变压器发出的低 频噪声衰减的慢，采用隔声治理效果相对较差，环境噪声水平很难达到一、二类地区的天津市区域环境噪声标准的要求，夜间标准 45-50 分贝。所以对变压器的外部消声措施也是必不可少的。据了解目前还没有对 低频噪声有高吸声系数的材料，所以吸声的降噪效果很有限。针对一、二类地区的厂界区域较小的噪声不合格的变电站，建议应用一种新方法，有源噪声控制系统。有源噪声控制技术适用于频率低且频谱简单的噪声的治理。有源降噪技术以其体积小、成本低、 的有效低频降噪效果等优点越来越多地引起人们的注意。有源噪声控制系统的工作原理基于声场的线形叠加原理：频率相同、同向 传播的两列
12、声波会在空 间中产生相加或相消的干涉 现象。当振幅相等 时，对于初级声源而言，就可以在一定的空间区域得到很大的声衰减。由于相位的 补偿 在低频时有较高的精度，所以该方法对降低低频噪声声强是比较有效的。 有源噪声控制系统如图 1 所示：依据声音的传播原理，实时检测声波参数，并将这些参数 传递给分析处理控制器，再由控制器控制按声场布置的次 级声源（扬声器）发出波长（或频率）和能量与噪声源（变压器）的波长相同、相位相反（相差 180 度）的声波来抵消初级声波来达到降低噪声的目的。有源噪声控制系统由误差信号调节器、传感器和电子控制装置三部分组成，如 图 1 所示。控制器通过专门设计的声音和振动调节器产
13、生数字信号。麦克 风（误差信号调节器）位于扬声器的前方，其 发出的信号 em为为变压器传播的噪声水平及扬声器通过控制器信号发出的反相位的声波共同作用的结果信号。为抵消此信号 em，控制器根据 em值发出相 应的信号 um给扬声器.当控制效果理想 时， em为零, 目的是尽可能达到有效降低下游的噪声水平。总起来说，噪声控制的衰减水平取决于干 扰的声波频率、 扬声器的布置方位、密度以及距离变压器的距离。该 系 统具有优 良的低频屏蔽性能，在 120 Hz 下可降噪 1530dB ，250 Hz 下可降噪1015dB ，400 480Hz 下可降噪 68dB。控制系 统的安装个数取决于是否全方位的
14、还是某些敏感点的噪声治理。针对处于居民区的中小型变电站，可以考 虑在某一敏感点（离居民楼最近的方向），安装控制器， 进行噪声治理，成本相对经济。 该系 统已经成功的应用于国外的大型变压 器上，有源噪声控制系统安装如下图 2。3. 结束语 变电站的噪声治理应根据噪声特性、变电站类型及其所处位置、噪声水平、周围敏感点等具体情况，采用不同的治理技术。要从声源和 传 播途径等多个方面进行考虑， 结合 实际情况进行。通过此次变电站环境噪声水平的监督监测，掌握了大量有效数据，对于以后新建变电站在规划选址、设备选型和布局等各个阶段设计提供技术依据。在解决大部分市区内的小厂界的变电站的噪声问题 可以重点考虑隔
15、声技术和有源噪声控制法。下一步可以重点拿一个典型站进行具体治理，跟踪 监测。根据治理效果进行总结推广。 参考文献GB 309693城市区域 环境噪声标准 GB 1234890工业企业厂界噪声标准 关宏，王庭拂，等.10KV 和 35KV 变配电站的噪声影响和治理.噪声与振动控制， 2002，5：38-43.陈秋，李振海.变电 站噪声防治与方案研究 .电力环境保护 2006，22（3），46-51.虞兴邦，姜在秀，韩海.变压器的噪声机器降低.噪声与振动控制，2001， 10：35-38.P. Micheau, E. Leboucher, A. Berry.Implementation of decentralized active control of power transformer noise. 1er Forum Europen sur les matriaux et dispositifs insonorisants, CETIM, Senlis, juillet 2001.
