程馨誼

（江蘇省南通中學 江蘇南通 226000）

引言

隨著我國城市化進程的加速及人民生活水平的提高，城區(qū)用電負荷節(jié)節(jié)攀升，越來越多的變電站布點需深入城市中心。另一方面，隨著我國法律法規(guī)的不斷完善和公眾環(huán)境保護意識的逐漸提高，變電站環(huán)境污染問題，特別是噪聲污染問題，成為了變電站面臨的敏感問題，由變電站運行噪聲擾民而引發(fā)的投訴日漸增多。因此，如何在加快電網(wǎng)建設保障電力供應的同時，做好環(huán)境保護相關工作，安撫群眾情緒，已經(jīng)成為電網(wǎng)公司的工作重點。

1 變電站噪聲來源分析

變電站噪聲源包括變壓器、電抗器、電容器、風機和產(chǎn)生電暈噪聲的導體、金具等[1]。

根據(jù)電力生產(chǎn)部門的統(tǒng)計，變壓器是變電站噪聲源的最大單體設備之一。變壓器噪聲包括本體噪聲和冷卻裝置噪聲。本體噪聲主要由鐵芯硅鋼片磁致伸縮及繞組電磁力引起的振動而產(chǎn)生，并通過鐵芯墊腳和絕緣介質(zhì)傳遞給箱體和附件。由于電源頻率周期是磁致伸縮變化周期的兩倍，所以磁致伸縮引起的變壓器振動主要也是100Hz的整數(shù)倍。另外，變壓器繞組噪聲是當通電線圈導線處于雜散磁場時,線圈導線或線圈間電磁力引起的振動產(chǎn)生的噪聲。在正弦負載電流下，線圈噪音幾乎都是由兩倍電源頻率（50Hz）組成。變壓器冷卻裝置噪聲主要由循環(huán)冷卻泵、散熱風扇所產(chǎn)生。在夏季用電高峰期，變壓器的潛油泵和冷卻風扇在運行過程中產(chǎn)生的噪聲尤其明顯[2]。

電容器和電抗器在運行過程中也會產(chǎn)生噪聲。電抗器噪聲主要由繞組振動、磁致伸縮產(chǎn)生，與變壓器本體噪聲產(chǎn)生原理及頻率特性基本相同。電容器噪聲是由電容器單元介質(zhì)內(nèi)電極間產(chǎn)生的電場力及電磁力引起元件振動而產(chǎn)生。

變電站通風散熱一般由空調(diào)或者排風扇完成，用于開關室、GIS設備室或者變壓器室散熱。散熱風扇一般安裝在建筑物外墻體上，離變電站圍墻近且安裝高度較高，因此風扇產(chǎn)生的噪聲容易對變電站附近居民區(qū)產(chǎn)生較大影響。所以散熱系統(tǒng)噪聲成為了夏季變電站噪聲擾民投訴的主要原因之一。

電暈噪聲是由于變電站內(nèi)帶電導體、金具表面的高強度電場使周圍的空氣發(fā)生游離放電而引起的可聽噪聲，其噪聲值相對較低。

2 噪聲超標原因分析

根據(jù)分析，目前變電站噪聲超標主要有以下幾個原因：

2.1 噪聲聲源過大

變電站噪聲源源強隨電壓等級的升高而增大。若變電站在設計過程中未考慮采用低噪聲設備，會導致變電站主變壓器、電抗器等電氣設備噪聲較大。另外，部分年代久遠的變電站由于設備老化等原因其運行噪聲顯著大于同類型的新建變電站。

2.2 變電站類型或平面布置不合理

變電站主要有全戶外布置、全戶內(nèi)布置和半戶內(nèi)布置三種形式。戶內(nèi)型變電站的主變、配電裝置均布置于室內(nèi)；半戶內(nèi)型變電站的主變位于室外，配電裝置布置于室內(nèi)；戶外型變電站的主變及配電裝置均布置于室外。若在人口密集或?qū)υ肼暶舾械貐^(qū)布置全戶外或者半戶內(nèi)變電站，那么變電站噪聲可能超標。若變電站的主要噪聲源布置在靠近廠界圍墻處，則該側(cè)廠界附近可能存在噪聲超標問題。

2.3 變電站周圍功能區(qū)劃

變電站噪聲是否超標，還與廠界和周邊的聲環(huán)境功能區(qū)劃有關。有的可能是由于聲功能區(qū)劃的調(diào)整，使得原本符合噪聲排放標準的變電站變成了超標排放?？偟膩碚f，變電站所在區(qū)域的聲環(huán)境質(zhì)量要求越高，對變電站噪聲排放的控制越嚴格。

3 變電站噪聲控制及治理措施

變電站的噪聲控制需要從項目前期開始，貫穿項目全過程。在項目前期，應合理選擇站址，盡可能遠離環(huán)境敏感點，盡量利用原始地形、地物設置天然屏障，降低對周邊環(huán)境的影響。同時，站址要符合所在區(qū)域城鄉(xiāng)總體規(guī)劃的要求，重點需要確認站址所處的聲環(huán)境功能區(qū)類別及噪聲控制標準。再者，在變電站設計階段，建設方案考慮站址所處聲環(huán)境功能區(qū)和周圍噪聲敏感建筑物的噪聲控制要求[3]。0類、城區(qū)1類聲環(huán)境功能區(qū)宜采用全戶內(nèi)布置方式。鄉(xiāng)村地區(qū)的1類聲環(huán)境功能區(qū)、2類及以上聲環(huán)境功能區(qū)可根據(jù)周圍噪聲敏感建筑物的分布情況選擇變電站布置方式。另外，平面布置設計應結合遠景規(guī)劃，戶外變將主變布置在站址中央或遠離環(huán)境敏感建筑物的位置，充分利用建筑物及地形對主變噪聲的阻擋作用，電抗器布置在遠離環(huán)境敏感建筑物或臨近聲環(huán)境質(zhì)量要求較低一側(cè)。

在項目實施過程中，變電站噪聲的控制和治理措施可從聲源、傳播途徑和接收者三個途徑入手：

3.1 噪聲源控制

在條件許可的情況下，優(yōu)化主變選型，采用新工藝、新技術、新材料、新設備等措施，從聲源上降低噪聲，如采用高導磁硅鋼片、改進疊裝工藝；嚴格控制鐵芯尺寸；在鐵心和油箱之間增加減振層等。對于冷卻系統(tǒng)噪聲，盡量采用自冷式散熱變壓器，選擇強迫油循環(huán)式風冷變壓器，或者選取無噪音風扇等方式降低冷卻系統(tǒng)噪聲。

3.2 傳播途徑控制

噪聲傳播途徑的控制主要是在傳播途徑上通過隔聲、吸聲、消聲等措施，增加傳播過程中噪聲的能量損失，或者阻隔聲音的傳播。

3.2.1 隔聲措施

隔聲降噪措施是目前變電站最為有效的降噪措施，主要適用于露天變電站噪聲的處理，需綜合考慮噪聲的頻譜特性、污染程度以及敏感目標位置，主要包括隔聲屏障、隔聲間、隔聲罩、隔聲門窗等，其降噪效果不僅取決于隔聲材料的隔音量，還取決于其密封性。一般來說，普通的門窗可用隔聲門、隔聲窗代替；隔聲間、隔聲罩可將噪聲源封閉在一個較小的空間；隔聲板可用于堵住孔洞；隔聲屏障可阻斷聲源與接收點之間聲波的直線傳播；隔聲墻可用于修筑設備間和防火墻[4]。

隔聲屏障有直立型、折板型、彎曲型、半封閉或全封閉型等。隔聲屏障的設置應靠近聲源、敏感建筑物或可利用的土坡、堤壩等障礙物。變電站周圍噪聲敏感點多且分布零散，隔聲屏障設置宜靠近變壓器（電抗器）一側(cè)。周圍噪聲敏感點集中，離變電站廠界較近，位置較低時，可將聲屏障設置在靠近敏感點的廠界附近。隔聲屏障一般可取得10～20dB的降噪效果。對于高頻噪聲，隔聲屏障的降噪量相對較高。

隔聲間從用途來看，可分為兩類：一類是防止房間內(nèi)設備噪聲對外界產(chǎn)生影響，如戶內(nèi)變壓器室等；二是防止外界噪聲對房間內(nèi)的影響，如值班室、休息室等。隔聲間的降噪量在20～50dB。隔聲間盡量減少門、窗，必須設置時應采用隔聲門、窗，并采取密封措施，需通風散熱時進出風口應做消聲處理。

隔聲罩分為全封閉和局部封閉兩類，隔聲量一般為10～30dB，它對低頻降噪效果較差。隔聲罩應減少開孔和縫隙，使噪聲泄露面積盡量少。當泄露面積占10%、1%、0.1%的隔聲罩，其最大隔聲量分別為10dB、20dB、30dB。隔聲罩內(nèi)壁面和設備間應留有較大的空間，通常應留設備所占空間的1/3以上。為保證隔聲效果，隔聲罩各內(nèi)壁與設備的空間距離，不得小于100mm，且應滿足安全運行要求。

隔聲門按材質(zhì)有鋼制、木質(zhì)和鋼木混合等幾類，按開啟方式有平開門、卷簾門以及推拉門。隔聲門的隔聲量一般為25～45dB。主變室外側(cè)為0類、1類聲功能區(qū)或近距離噪聲敏感建筑物分布較多時，主變室不宜設計全開全關式檢修大門，可只設小型檢修隔聲門，隔聲量不小于30dB。見圖1。

3.2.2 吸聲措施

吸聲措施用于降低因室內(nèi)表面反射而產(chǎn)生的混響噪聲，降噪量一般不超過10dB。吸聲措施包括墻面覆蓋吸聲材料、吸聲磚（板）及空間吸聲體。戶外變電站一般不作吸聲處理。在降噪要求高時，對與主變相鄰的防火墻及建筑物墻面作吸聲處理。吸聲處理需要滿足防火、防潮和防腐等要求。

3.2.3 消聲措施

消聲技術是使用吸聲結構作為內(nèi)襯或采用具有特殊構造的氣流管道來阻隔聲音傳播的方法。這種允許空氣流通的同時又能有效減少聲能向外傳播的設備即為消聲器[5]。消聲器按消聲原理分為阻性、抗性、阻抗復合、有源等，按結構形式分為直管式、復合式、片式、折板式、盤式和彎頭等。消聲器消聲量一般在10～30dB。對于室內(nèi)變電站的噪聲源和室外的風機噪聲，可以在進出口安裝消聲器，詳見圖2。

圖1 主變室外的隔聲門

圖2 主變室風機出風口消聲器

3.3 接受者控制

在項目前期及實施階段采取了一系列降噪措施后，變電站周邊的居民房或其他聲環(huán)境敏感目標仍有可能不滿足聲環(huán)境質(zhì)量標準的要求。此時需要對噪聲接受者采取保護措施，如對建筑物加裝通風隔聲窗[6]。

4 變電站噪聲污染評價及控制技術展望

近年來低頻噪聲的危害逐漸被人們所認識，它不但干擾人們的生活和工作，而且會對人的行為、情緒等心理學層面產(chǎn)生較大影響。因此，一種從人的主觀感知角度出發(fā)，采用心理聲學方法研究噪聲特性的概念被提出，即主觀煩惱度。浙江大學翟國慶等采用噪聲人體主觀煩惱度進行了室內(nèi)宅頻帶低頻噪聲煩惱度評價與治理對策的研究，發(fā)現(xiàn)低頻低聲級噪聲仍能引起人體較高程度的主觀煩惱。與評價方法相對應的，是通過改變聲音頻譜結構來達到降低人體主觀煩惱度的方法，包括聲調(diào)控制法、有源消聲法以及視覺調(diào)整消聲法等[7]。與傳統(tǒng)降噪方法相比，該類方法具有造價低、占地小、安裝方便等優(yōu)勢，可以作為前者的有力補充。目前，國內(nèi)在變電站噪聲人體主觀煩惱度評價及控制技術方面的研究較少，這個方面的工作還有待開展。

結語

隨著城市化的發(fā)展和變電站設施的建設，變電站噪聲污染問題必然會受到越來越多的公眾關注。本文分析了變電站噪聲的主要來源和超標原因，論述了變電站常用的噪聲治理措施及各自的應用特點，并介紹了新的噪聲污染評價及控制技術。