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噪聲是不和諧煩擾的聲音總稱，也是四大公害之一[1-4]。噪聲聲波是刺激引起的感覺公害，這與大氣污染和水質(zhì)污染及固體廢物的物質(zhì)公害不同，其引起的煩惱主要是主觀的、感情的、精神的東西，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已經(jīng)證明，噪聲不僅危害人體健康，還嚴(yán)重影響人們的正常生活和工作。噪聲占公害的比例日趨增長，公眾的抱怨指責(zé)日趨嚴(yán)厲，居民投訴事件越來越多[5]。

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市中心變電站數(shù)量增多及人們的環(huán)保意識提升，環(huán)境噪聲污染也日益成為干擾人們正常學(xué)習(xí)和生活的重要問題之一，控制噪聲污染已成為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中亟待重視和解決的問題。

本文結(jié)合呼和浩特海亮戶內(nèi)110kV變電站的降低噪聲設(shè)計(jì)方案實(shí)施及效果，分析了城市戶內(nèi)變電站降噪隔聲的設(shè)計(jì)方案，方案優(yōu)化充分考慮成本和效益的前提下，既降低了噪聲的影響，也實(shí)現(xiàn)了降噪隔聲達(dá)標(biāo)，最終達(dá)到人居環(huán)境的安全與電力建設(shè)的和諧發(fā)展。

1 呼和浩特海亮戶內(nèi)110kV變電站工程簡介

變電站遠(yuǎn)景規(guī)劃建設(shè)2臺63MVA三相雙繞組有載調(diào)壓主變壓器，全站按110kV、10kV兩個(gè)電壓設(shè)置，110kV規(guī)劃出線2回，采用內(nèi)橋接線，采用戶內(nèi)SF6 GIS組合電器；10kV規(guī)劃出線20回，采用單母線分段接線，采用金屬鎧裝中置式手車開關(guān)柜，本期按遠(yuǎn)景規(guī)劃一次建成。

海亮變電站位于呼和浩特市繁華商業(yè)區(qū)境內(nèi)。站址距北側(cè)海亮廣場約1.0km，距東側(cè)錫林郭勒南路約200m，距南側(cè)大學(xué)西街約300m，距西側(cè)青城公園約200m。變電站綜合建筑邊界西側(cè)約34m、南側(cè)約30m位置均為居民樓，北側(cè)距高檔酒店（香格里拉酒店）約100m，東側(cè)距少年宮約28m。

根據(jù)變電站周圍所處的地理環(huán)境按全戶內(nèi)二層結(jié)構(gòu)綜合建筑物布置，變電站平面布置呈矩形，東西長69.8m，南北寬45m，圍墻內(nèi)面積3141m2，進(jìn)站大門在站區(qū)東北側(cè)。主變壓器、電容器布置在建筑物內(nèi)一層?xùn)|側(cè)；10kV配電裝置布置在建筑物內(nèi)一層內(nèi)西側(cè)；110kV GIS和電氣二次設(shè)備室和相關(guān)功能房間布置在建筑內(nèi)二層。

為了減少變電站噪聲對周圍居民的影響，盡量壓縮綜合建筑物面積，同時(shí)，采取主變室內(nèi)部加裝吸聲板；通風(fēng)采用消聲百葉窗吸聲；墻上軸流風(fēng)機(jī)安裝消聲器消聲；主設(shè)備選擇低噪聲主變壓器和低噪聲的通風(fēng)機(jī)械，采用自然通風(fēng)等措施，力爭在降噪分項(xiàng)工程實(shí)施過程中一次性完成，達(dá)到國家Ⅰ類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)（即廠界白天小于55dB，晚上小于45dB）[6-7]。

2 變電站產(chǎn)生噪聲的分析

2.1 變電站噪聲的來源

變電站產(chǎn)生噪聲源：①主設(shè)備和附屬設(shè)備本體；②散熱通風(fēng)設(shè)備產(chǎn)生的；③工藝設(shè)施連接產(chǎn)生非連續(xù)振動(dòng)噪聲，具體如下：1）主變壓器（電抗器）等設(shè)備運(yùn)行中鐵心磁滯伸縮[7-8]，線圈電磁作用振動(dòng)等產(chǎn)生的噪聲和冷卻裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的噪聲；2）高壓母線和部分電器設(shè)備電暈放電聲產(chǎn)生的噪聲；3）主變壓器室和高壓配電室通風(fēng)機(jī)開起時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)聲產(chǎn)生的噪聲；4）斷路器分合閘操作及其各類操作機(jī)構(gòu)儲能電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的聲音產(chǎn)生的間斷噪聲。

2.2 海亮110kV變電站產(chǎn)生噪聲的特點(diǎn)

1）主要噪聲源來自主變壓器本體及其冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁性、機(jī)械性和空氣動(dòng)力性噪聲，屬于頻發(fā)噪聲。

據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)變壓器噪聲主要是由其鐵心硅鋼片的磁滯伸縮振動(dòng)和磁動(dòng)態(tài)振動(dòng)引起的電磁性噪聲，其頻譜峰值一般在100～500Hz[5]，以中低頻為主，具有穿透力強(qiáng)、傳播距離遠(yuǎn)、衰減慢的特點(diǎn)，滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)一般噪聲級水平較高，可達(dá)到70dB以上。

2）通風(fēng)設(shè)備，風(fēng)冷機(jī)械噪聲一般為機(jī)械性和空氣動(dòng)力性噪聲，對噪聲值貢獻(xiàn)最大的頻率是1000Hz和2000Hz[8]，屬于中高頻噪聲，運(yùn)行時(shí)噪聲在70dB以上。

3）二次設(shè)備室空調(diào)設(shè)備室外機(jī)噪聲，一般以進(jìn)、排風(fēng)口的空氣動(dòng)力性噪聲為最強(qiáng)，其頻帶較寬，指向性強(qiáng)，其次壓縮機(jī)無規(guī)則啟停的噪聲，運(yùn)行時(shí)噪聲在70dB以上。

3 變電站降低噪聲設(shè)計(jì)方案

3.1 變電站降低噪聲的設(shè)想

從噪聲的危害來看，安靜環(huán)境中約30dB以上的聲音就是噪聲，超過50dB就影響人的睡眠和休息，90dB就傷害人的聽覺?？刂圃肼暿且粋€(gè)系統(tǒng)工程，隨著全民環(huán)保意識的增強(qiáng)，控制和防治噪聲工作尤為重要，就產(chǎn)生噪聲的機(jī)理分析，有些是無法避免和根治的，就必須控防結(jié)合，以控為主。

目前，降低噪聲分有三步，即降低聲源輻射、控制傳播途徑、保護(hù)接受者。前兩步為主要步驟，第三步工程中難度比較大，因?yàn)槭芟抻诜N種條件，保護(hù)接受者投資規(guī)模太大，改變保護(hù)接受者幾乎無可能，所以只能選擇降低聲源輻射和控制傳播途徑這兩個(gè)合理有效的步驟來控制。

降低主變壓器產(chǎn)生噪聲源是最有效、最徹底的主動(dòng)控制方法，但難度大[8]，主要受設(shè)備制造工藝和材料限制，且成本昂貴，只能在有限的范圍進(jìn)行。控制噪聲傳播途徑，采取吸聲、消聲、隔聲等新技術(shù)降低變電站噪聲是行之有效的方法。

根據(jù)呼和浩特海亮戶內(nèi)110kV變電站站址所處的地理位置及四周環(huán)境，按照《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（見表1）噪聲排放限值要求，設(shè)計(jì)分別按Ⅰ類和Ⅱ類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案對比論證，考慮到實(shí)際情況，并兼顧綜合經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境質(zhì)量，使海亮戶內(nèi)110kV變電站噪聲水平確保達(dá)到國家Ⅱ類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，力爭達(dá)到國家Ⅰ類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，即“爭Ⅰ保Ⅱ”。

表1 《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》最高限值表

3.2 變電站降低噪聲的具體方案

針對海亮110kV變電站的具體情況設(shè)計(jì)按照“爭Ⅰ保Ⅱ”的設(shè)想采用以下兩個(gè)方案。

1）方案一：A方案主變與散熱器不分體，環(huán)境按準(zhǔn)國家Ⅰ類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)考慮；B方案主變與散熱器不分體，環(huán)境按準(zhǔn)國家Ⅱ類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)考慮。

2）方案二：A方案主變與散熱器分體，環(huán)境按準(zhǔn)國家Ⅰ類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)考慮；B方案主變與散熱器分體，環(huán)境按準(zhǔn)國家Ⅱ類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)考慮。

以上2個(gè)方案中組合成4個(gè)小方案，其主要區(qū)別主變與散熱器分體與一體區(qū)別，就變壓器本體來說散熱器分體比一體貴2.5萬元，在此不再贅述，本文主要闡述環(huán)境噪聲按準(zhǔn)國家Ⅰ類和Ⅱ類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別。

1）兩個(gè)方案對主要設(shè)備噪聲源控制是一樣的，主變壓器采用自然油循環(huán)自冷低噪聲變壓器。

經(jīng)咨詢相關(guān)變壓器廠，從變壓器制造技術(shù)、工藝、材料方面來分析，降低噪聲主要措施：

（1）降低磁密，采用優(yōu)質(zhì)硅鋼片。（2）鐵心采用六級接縫工藝連接。（3）優(yōu)化線圈繞制和壓緊工藝。（4）器身和油箱增加隔震裝置。（5）風(fēng)冷變壓器，風(fēng)機(jī)采用低噪聲產(chǎn)品。（6）加大產(chǎn)品重量，在油箱加強(qiáng)鐵中灌沙子。（7）增加減震墊。

從成本經(jīng)濟(jì)上分析，按照變壓器的聲級水平基本JB/T 10088規(guī)定，國家標(biāo)準(zhǔn)110kV容量為63MVA主變壓器噪聲水平要求為65dB，如噪聲水平降為60dB，需增加成本12萬元；如噪聲水平降為55dB，需增加成本30萬元；如噪聲水平降為50dB，需增加成本60萬元，如噪聲水平降到50dB以下就不劃算且制造非常困難。

按照2013年國家標(biāo)準(zhǔn)變壓器行業(yè)價(jià)格為225萬元/臺，海亮110kV變電站選用低噪聲（達(dá)到53dB）變壓器中標(biāo)價(jià)格為270萬元/臺，低噪聲變壓器比標(biāo)準(zhǔn)變壓器需增加45萬元/臺，選用低噪聲變壓器比國家標(biāo)準(zhǔn)變壓器增加制造成本為20%。就變壓器控制噪聲源來看經(jīng)濟(jì)上不太樂觀，在變壓器安裝地點(diǎn)采取相應(yīng)的降噪措施更合適。

2）從傳播途徑方面來分析，選用新型（新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新材料）環(huán)保型產(chǎn)品更為合適。針對海亮110kV變電站控制傳播途徑方面，設(shè)計(jì)提出以下兩個(gè)方案。

（1）方案一：主變與散熱器不分體，環(huán)境按國家Ⅰ類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)考慮（見表2）。具體措施如下。

表2 方案一（主變本體與散熱器不分體，按環(huán)境Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)）概算表

①主變壓器室三面墻體安裝迷宮型雙層吸聲墻板，安裝高度12m，風(fēng)機(jī)房三面墻安裝單層填棉吸聲墻板，80mm厚，吸聲≥8dB。

②主變壓器正面安裝拆裝泄壓墻7000mm（寬）× 8000mm（高），泄壓墻模塊板100mm厚，每平方米板的質(zhì)量＜60kg，有效隔聲≥25dB。

③泄壓墻2000mm以下安裝雙開檢修小門。

④泄壓墻大梁地下層，開二個(gè)1200mm（寬）× 3000mm（長）×1500mm（深）的地下進(jìn)風(fēng)井，并主變室屋頂安裝通風(fēng)消聲百葉窗進(jìn)風(fēng)。

⑤每個(gè)主變風(fēng)機(jī)房安裝2臺離心風(fēng)機(jī)，2臺阻抗式消聲器，2臺靜壓箱（380V，25000m3/s風(fēng)量，1個(gè)電動(dòng)風(fēng)閥約（3500mm×2000mm或4000mm× 1800mm），主變室安裝一個(gè)溫控探測儀和一個(gè)溫控箱。

（2）方案二：主變與散熱器分體，環(huán)境按國家Ⅱ類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)考慮（見表3）。具體措施如下：

主變壓器選擇本體與散熱器分體，相對方案一綜合建筑中增加一個(gè)散熱器室，這樣增加一些輔助設(shè)施，主變室體積減少，增加2個(gè)通風(fēng)消聲百葉窗，厚400mm。

散熱器室正立面墻安裝通風(fēng)百葉窗和一個(gè)雙開檢修小門（100mm或240mm厚）；主變室與散熱室墻體安裝一個(gè)聯(lián)動(dòng)風(fēng)閥（3000mm×1500mm高），2臺軸流風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)（380V，25000m3/s風(fēng)量），1個(gè)溫控探測儀和一個(gè)溫控箱。相對方案一取消隔聲門和鋼格柵及相應(yīng)的輔助設(shè)施。

表3 方案二（主變本體與散熱器分體，按環(huán)境Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)）概算表

表4 兩個(gè)方案綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

通過以上兩個(gè)方案降噪方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來看，各有優(yōu)缺點(diǎn)。呼和浩特海亮戶內(nèi)110kV變電站降噪最終方案采用組合方案，即主變壓器選用主變本體與散熱器一體低噪聲變壓器（噪聲要求達(dá)到了小于53dB）[9-10]；綜合建筑物中主變室內(nèi)部加裝吸收噪聲和隔聲裝置；主變壓器室采用自然通風(fēng)；通風(fēng)采用消聲百葉窗；墻上軸流風(fēng)機(jī)安裝消聲器消聲；取消強(qiáng)排風(fēng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)；環(huán)境噪聲按準(zhǔn)國家Ⅰ類地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，最終一臺主變的降噪投資相對增加費(fèi)用為81.4萬元（含主變本體低噪聲增加費(fèi)用）。

通過噪聲預(yù)測在該變電站2臺主變壓器均滿負(fù)荷運(yùn)行后，廠界只有綜合樓墻體隔聲情況下進(jìn)行預(yù)測計(jì)算時(shí)，預(yù)測結(jié)果為：變電站四周廠界處噪聲值均小于45dB(A)，滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》中1類標(biāo)準(zhǔn)（晝間55dB(A)、夜間45dB(A)）。

噪聲預(yù)測等值線預(yù)測如圖1所示。

圖1 噪聲預(yù)測等值線預(yù)測

2015年12月投產(chǎn)后，環(huán)保部門驗(yàn)收時(shí)噪聲指標(biāo)均達(dá)到要求值，變壓器室內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)噪聲監(jiān)測值為49.0dB(A)，綜合樓室外監(jiān)測點(diǎn)噪聲監(jiān)測值為45.2dB(A)。廠界處監(jiān)測點(diǎn)噪聲監(jiān)測值為45.4dB(A)，廠界噪聲滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)要求。

經(jīng)分析廠界噪聲不滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)是由于變電站位于繁華商業(yè)區(qū)，且東側(cè)距離錫林南路約200m，南側(cè)距大學(xué)西街約300m，超標(biāo)主要原因可能是交通噪聲影響。

4 變電站降低噪聲設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

隨著城市用電負(fù)荷不斷增加，有些變電站不得不建設(shè)在城市中心，噪聲問題日顯突出，城市變電站降低噪聲設(shè)計(jì)方案優(yōu)化尤為重要，應(yīng)從工程設(shè)計(jì)、施工、環(huán)保監(jiān)測等綜合考慮。對新建城市變電站在規(guī)劃選址、設(shè)備設(shè)計(jì)選型、站區(qū)平面布置、建筑物布局科學(xué)安排，同時(shí)，拓展多方案組合的設(shè)計(jì)思路。

目前，國家非常重視噪聲污染，相繼出臺了環(huán)境防治噪聲的一系列法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、政策，這些對工程建設(shè)和設(shè)計(jì)提出了更高更嚴(yán)的要求。城市變電站降低噪聲設(shè)計(jì)方案優(yōu)化應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。

1）優(yōu)化總平面布置，按全戶內(nèi)變電站設(shè)計(jì)，把產(chǎn)生噪聲設(shè)備布置在戶內(nèi)，減少噪聲源的輻射。

2）電氣設(shè)備選擇低噪聲設(shè)備，在編制設(shè)備招標(biāo)技術(shù)規(guī)范時(shí)，明確規(guī)定最低噪聲的限值。

3）明確設(shè)備安裝及連接的隔聲措施設(shè)計(jì)說明，并制定標(biāo)準(zhǔn)工藝設(shè)計(jì)方案。

4）綜合建筑物設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮朝向，將產(chǎn)生噪聲的設(shè)備間布置在環(huán)境非敏感區(qū)方向或保持足夠距離，減小噪聲影響范圍，同時(shí)，還要考慮吸聲、隔聲、削聲等降噪的措施可實(shí)施性。

5）大膽采用新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新材料的環(huán)保方案應(yīng)用。

6）針對具體工程，優(yōu)化降低噪聲設(shè)計(jì)組合方案，并進(jìn)行多方案比較論證。

7）按照《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》噪聲排放限值要求，在環(huán)境敏感地區(qū)相對提高一級環(huán)境類別標(biāo)準(zhǔn)。

針對海亮戶內(nèi)110kV變電站的特點(diǎn)及以上分析，本工程降低噪聲設(shè)計(jì)方案：

①優(yōu)化了總平面布置將主壓器布置在站區(qū)非敏感區(qū)的東南角；②將綜合樓緊湊壓縮，同時(shí)在主變間加裝了新型材料的迷宮型雙層吸聲墻板、泄壓墻和通風(fēng)消聲百葉窗；③主變風(fēng)機(jī)房安裝阻抗式消聲器；④主要電氣設(shè)備選擇低噪聲設(shè)備，特別是主變壓器編制招標(biāo)技術(shù)規(guī)范時(shí)，明確規(guī)定最低噪聲（53dB）的限值；⑤編制了設(shè)備安裝及連接的隔聲措施設(shè)計(jì)說明，并制定施工標(biāo)準(zhǔn)工藝設(shè)計(jì)方案；⑥建議將通透性柵欄圍墻改為墻體及墻體表面采用吸聲材料好的實(shí)體圍墻。

結(jié)論

本文通過對呼和浩特海亮戶內(nèi)110kV變電站的降低噪聲設(shè)計(jì)方案實(shí)施和效果分析，提出了城市戶內(nèi)變電站降噪隔聲的組合設(shè)計(jì)方案。根據(jù)噪聲特點(diǎn)結(jié)合變電站運(yùn)行中電氣設(shè)備、土建等方面遇到的問題，分析了噪聲對周圍環(huán)境的影響，選用低噪聲主設(shè)備，采取主變室內(nèi)部吸聲，主變室門隔聲，消聲百葉窗通風(fēng)吸聲，同時(shí)選用低噪聲的通風(fēng)機(jī)械，降噪分項(xiàng)工程實(shí)施過程中一次性完成，實(shí)現(xiàn)了聲環(huán)境指標(biāo)的達(dá)標(biāo)，最終達(dá)到人居環(huán)境的安全與電力建設(shè)的和諧發(fā)展，建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)。

按照《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》噪聲排放限值要求，今后在城市變電站的設(shè)計(jì)中應(yīng)從選址、站區(qū)總平面布置、設(shè)備選擇、土建等方面綜合考慮，針對具體工程具體問題具體分析，優(yōu)化降低噪聲設(shè)計(jì)組合方案，為了更有效解決變電站的噪聲問題，建議在環(huán)境敏感地區(qū)，設(shè)計(jì)按照《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》噪聲排放限值要求，相對提高一級環(huán)境類別標(biāo)準(zhǔn)。