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城市变电站噪声环境污染及治理

  城市变电站的噪声污染作为环境污染的一种,近年来引起的居民投诉日渐增多。如何解决好城市变电站的噪声污染对周围居民的危害问题,已经成为电力部门和相关研究单位的当务之急。对位于城市居民区户内变电站的噪声进行分析,指出噪声主要来源于主变压器和排风机。从选址、节能环保、降噪等角度对户内变电站进行研究,提出户内变电站噪声控制方案。

  变电站噪声污染情况及治理目标

  变电站在早期建设时,周边尚无居民楼等重要目标,但随着城市的不断发展,变电站前后区域逐渐被开发成居民区,从而导致变电站与居民楼相距较近的现状,加上本站属于敞开式变电站,低频噪声毫无遮挡地向外传播,辐射面积大,传播距离远。在这些噪声特性下,不仅会影响变电站厂界处的噪声达标,还可能会对厂界外的居民等噪声敏感目标产生影响。

  1.变电站噪声污染产生的根源

  由于电力传输的特殊性,城市变电站的主要噪声源与居民区结合地较为紧密,这就使得噪声污染问题往往是亟待解决的。鉴于变电站是一个噪声源多、分布面广、噪声多次折射、反射、叠接的动态复杂系统。控制噪声源是降低其综合噪声的最根本、最有效的措施,有必要通过研制和选择降低噪声的设备,改进机械设备的构造,提高工艺水平,使噪声源的噪声功率降低。但这对设备的生产工艺改进提出了较高要求。另外,很多在运变电站的设备是不能仅因噪声过大就更换的。因此变电站现有的降噪一般采用消、吸、隔等技术,即从传播途径进行控制。通过对噪声源与消噪方式展开讨论和分析,以期为变电站降噪提供一些可行的途径。

  2.变电站噪声的现状

  近年来,随着城市化推进的逐步提速,居民和工业对用电需求增长迅速,越来越多的变电站布点深入到城市中心。但由于城市规划的要求和城市用地资源的紧缺,加剧了变电站选址的难度,造成部分变电站与居民区的距离较近。城市变电站在运行时会产生噪声,它们大部分不属于高分贝的强噪声,但绝大多数情况下这种低频噪声也会对人体产生慢性损伤。

  据电力生产部门的统计,变压器是变电站噪声最大的单体设备之一,其噪声根本源于变压器本身的振动。从变压器的结构设计和生产工艺来看,变压器的本体噪声主要来源于硅钢片引起的磁致伸缩引起的铁心振动,以及硅钢片接缝处和叠片之间存在因漏磁而产生的电磁吸引力。由于磁致伸缩的变化周期是电源频率的半个周期,因此磁致伸缩引起的变压器振动也主要是100Hz的整数倍。同时频谱中50Hz的奇数倍如150、250Hz等频率分量也占有一定的比重,这可能是因为铁心结合处的循环励磁导致上铁轭和心柱硅钢片磁致伸缩造成的。

  3.其他噪声的影响

  电抗器与变压器的噪声组成基本相同,也是由本体噪声和冷却装置的噪声组成。电抗器的本体噪声主要来自铁心的磁致伸缩和铁心漏磁产生的电磁力引起的振动,铁心或绕组产生振动,通过与油箱的固定部分或者绝缘油,使油箱面产生振动,使噪声向外传播。

  电容器也是变电站噪声的一个来源。当电容器上加上交流电时,在电容器介质内的电极间将有静电力作用的产生,从而使电容器内部的元件产生振动,这种元件的振动将传给外壳,从而使箱壁振动产生噪声,再从外壳传到外界中。

  4.治理变电站噪声污染对策

  随着对环保工作的日益重视,供电系统在安全、优质、高效供电的同时,必须加强对城区变电站变压器噪声的监测与治理。根据国家的有关规定,在新建、扩建城区变电站时,环境保护设施必须与主体工程同时设计。

  4.1变电站噪声的控制

  变电站的噪声控制主要有降低本体及冷却设备噪声,可采取吸声、减振和隔声、通过变电站选址控制噪声污染等几种方法。

  4.2降低变压器本体噪声

  选用低噪声型电力变压器,该类型变压器采用磁致伸缩小且经过退火处理的冷轧硅钢片,进行单片“阶梯叠”,使用不叠上铁轭工艺。注意沿硅钢片的压延方向施加拉伸力,充分利用硅钢片表面涂层的张力,在铁心装配过程中消除硅钢片波浪,并采取均匀压紧措施。

  4.3降低冷却设备的噪声

  变电站尽可能采用自冷式散热器或强迫油循环风冷却器,也可采用各种结构制造无噪音风扇,主变压器噪声除了从门窗向外环境传播外,还通过风道口向外环境传播。风道口是不能像门窗处一样采取隔声措施的,因为风道承担着主变压器室内通风散热的重任,采取隔声措施以后将会造成室内温度升高不利于变压器的安全运行。如要控制风道口的噪声不影响室外,又要保证通风散热不受影响,只有采取消声的方法。

  4.4主变压器室噪声的控制

  主变压器室进风百叶窗设在主变压器室下部位置,进风百叶兼具防雨结构。降噪采取的措施有,通过将主变压器室检修门更换为隔声门,墙体布置吸声墙,进风百叶窗更换为消声百叶窗,以某110kV变电站1#主变为例:

  (1)通风消声百叶窗(在进风口和出风口)由吸声片(彩钢板冲微孔)、吸音棉、玻璃丝布、铝网等组成,厚270mm,有效通风面积为55%,具有良好的防暴雨性能,消声量为15dB以上。

  (2)吸音墙在主变室内的四周,安装双层吸音墙(厚80mm),能有效消耗噪声的能量,使主变室的声音降低8dB以上。该吸声墙板针对变压器噪声频率特性,从穿孔率、孔径及空腔厚度进行了优化设计。

  (3)隔音小门面板采用1.2mm的彩钢板,背板用0.8mm的彩钢板,隔声量大于20dB,能承受0.70kN/m2的风荷载。根据变电站需要通风散热的要求,变压器室下部设置消声百叶窗,在主变器室上空设置电动百叶窗和风机房,空气流动均匀顺畅,不会形成短路和死角,有效提高了室内通风散热效率。

  主动控制在变压器1m以内放置若干个噪声发生器,使它们发出的噪声与变压器发出的噪声振幅相等,相位相反,使变压器噪声受到破坏性干扰。

  4.5变电站选址

  城区变电站的选址问题是一个非常重要的问题,供电部门应多与规划部门协调,了解地区改造规划,尽量将变电站选在对周围环境影响小的地方,避开噪声敏感物。应加强变电站设计与变压器选型工作若变电站必须建在离居民区较近的地方,变压器就必须选用低噪变压器,这一点在设备选型和签定技术协议时就应该首先明确。建议变压器尽可能选用油浸自冷式,一方面可以有效降低噪声,另一方面变电站尽量不要建在居民密集区内,大门及通风百叶窗距离居室应大于一定距离,尤其风机距离厂界及居室应保持一定距离;对于不得不建在居民楼地下室的变电站,必须采取严格的振动、噪声控制措施,使其噪声对楼层的影响符合有关标准。

  4.6其它噪声的治理

  注意变电站日常的巡查及维护,据有关文献报道:变压器运行较长时间后磨损增大,加上工况较差,致使噪声有很大增加。居民区的变电站可采用绿化隔离方法,既降低了噪声对居民区的负面影响,也美化了环境。

  随着城市人口的日益增加,土地资源的匮乏,使得变电站周边区域逐渐被开发成居民区的可能性越来越大。变电站产生的噪声污染对周边环境的噪声影响已日益明显,新投运的变电站或已在运行中的变电站,应针对噪声污染情况,结合变电站结构及周边环境等实际情况,采取合适的噪声控制措施,以满足周边环境噪声标准要求。

  5.结论

  城市变电站是经济发展的必然产物,这类变电站容量不很大,但其噪声对于周边环境有一定影响。新建变电站在选址时应考虑设备噪声对周边环境的影响;对已建成的变电站,其噪声的控制也应综合采用变电器本体噪声、冷却装置噪声及传播途径降低等多种技术,以保护周边居民生活不受噪声污染的损害,最终实现首都电力事业与城市规划、环境保护的协调发展。

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