城市110kV变电站噪声来源及降噪措施

郭军科　郑中原　甘智勇　贺　欣　于金山

（国网天津市电力公司电力科学研究院天津300392）

城市110kV变电站噪声来源及降噪措施

郭军科郑中原甘智勇贺欣于金山

（国网天津市电力公司电力科学研究院天津300392）

目前变电站噪声超标扰民问题已经越来越明显，随着社会用电量的增长以及居民环保维权意识的提高，关于变电站的噪声投诉问题也日益增多。本文总结了110kV变电站噪声的几种来源，分析了噪声的产生机理，并探讨了常见的降噪措施，为城区变电站的噪声控制提供参考。

变电站；噪声来源；降噪措施

近年来，随着经济社会的迅速发展，全社会的用电需求迅速增长，城市中建立了越来越多的变电站。但是由于城市空间资源限制，很多变电站选址较为困难，于是变电站的噪声扰民问题越发严重。由于220kV及以上的变电站一般选址较为偏远，35kV及以下的变电站占地面积及其对周边影响较小，因此在城市变电站中，110kV变电站离居民区较近且占地面积较大，在其运行过程中产生的噪声容易对周边产生较大影响。

1　变电站噪声来源

1.1主变压器噪声

变压器运行时会由于构成铁心的硅钢片发生磁致伸缩引起铁芯周期性振动，诱发变压器外壳产生振动而产生噪声。通常，铁芯硅钢片的磁致伸缩振动是变压器噪声的主要来源，它发射的噪声大小主要取决于变压器的额定功率和铁芯的磁通量密度,而不是负荷的大小。

变压器的正常运行时的噪声频率大多低于1kHz。在变压器施加正弦负载电流（工频电流）时，绕组噪声的频率主要是电流频率的2倍；而铁芯噪声的频率主要分布在工频电流的4次谐频到10次谐频的范围内，这取决于铁芯中的磁通量密度。因此，变压器有负载时的噪声频谱由频率为100Hz（工频为50Hz）的绕组噪声和频率更为丰富的铁芯噪声叠加组成。通常变压器电功率容量越大，两倍工频噪声所占的比例也越大。图1是某变电站主变压器（110kV，6.3MW）的噪声频谱图。

图1　主变压器噪声频谱

从变压器的频谱测试结果了解到，变压器的噪声以50Hz的偶次谐频为主的宽带噪声，其噪声能量主要分布在100Hz～800Hz中低频段。并且同一站内的同类型主变压器的噪声频谱形状基本相同，主变噪声呈现明显的低频窄带特性。

1.2冷却系统噪声

变电站的冷却系统噪声主要来自潜油泵以及主变冷却风扇的运行噪声。110kV变电站的主变多在低负荷时采用油浸自冷（ONAN）方式，在高负荷时采用油浸风冷（ONAF）方式。因此在夏季用电高峰期，变压器的潜油泵和冷却风扇在运行过程中产生振动时，冷却风扇的噪声比主变本体噪声更大，使得主变的合成噪声提高。

1.3通风散热系统噪声

通风散热系统噪声一般来自安装在建筑物外墙体上的空调或者排风扇，用于变电站的开关室、GIS设备室或变压器室散热。通风散热系统噪声的频率主要集中在中高频，在夏季高温天气通风散热系统启动时才存在。但由于夏季变电站附近居民多开窗，因此通风散热系统启动时对附近居民环境敏感点的影响较大。通风散热系统噪声也是目前夏季变电站噪声扰民投诉的主要原因。

1.4其他噪声

电抗器与电容器运行过程中也会产生噪声。电抗器与变压器的噪声组成基本相同，是由于电抗器本体铁芯的磁致伸缩导致的振动产生，其噪声频率特性与主编噪声频率特性基本相同；电容器的噪声是由于电极间静电力的作用使电容器内部元件产生振动。由于现实条件下，110kV变电站的电抗器与电容器数量较少且噪声较小，因此不属于变电站的主要噪声来源。

2　变电站噪声标准限值

我国的变电站噪声限值主要参照国家标准《声环境质量标准》（GB3096-2008）和《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-2008）中关于各功能区环境噪声限值的规定。

表1　环境噪声限值

根据《声环境质量标准》（GB 3096－2008）标准，110kV变电站的噪声环境划分比较复杂，为满足实际情况的要求，对紧挨着主干道的一侧厂界可按4a类区域（昼间≤70 dB；夜间≤55 dB）控制，靠近商业、工业及居民混杂区的厂界按2类区（昼间≤60 dB；夜间≤50 dB）控制，对紧挨着行政和居民区一侧厂界则按1类区域（昼间≤55 dB；夜间≤45 dB）标准控制。

3　变电站降噪措施

在变电站噪声治理方面，降噪措施主要有变压器噪声治理、吸声、声屏障隔声、设备隔振、声调控和有源消声等方式。

3.1变压器噪声治理

包含本体及冷却系统噪声。减低本体噪声的主要方法有：选用低噪声设备，在制造阶段选用高导磁硅钢片，降低铁心的磁滞伸缩，在铁心表面涂加环氧漆等方式来降低铁心产生的电磁噪声。

降低变压器冷却系统噪声的方法：尽量选择自冷式散热变压器，或者选用无噪音风扇或加装消声弯头等方式降低冷却系统噪声。

3.2吸声技术

吸声技术主要用于变电站建筑物内噪声的治理，通过在建筑物内各个墙面加装具有高吸声系数的吸声材料，增加室内整体吸声量，从而达到降低室内噪声的目的，但此法容易存在室内散热问题。

3.3隔声技术

隔声技术主要用于室外噪声的处理，根据变电站内设备噪声的频谱特性、声级大小以及声音分布位置等因素，从声音传播途径上入手设置隔声屏，或者利用隔声间封闭变压器本体来达到降噪的目的。隔声技术是目前最为经济且有效的变电站降噪措施。

3.4隔振技术

隔振降噪技术主要用于治理由于地下站内变压器产生的低频结构噪声。通过在变压器与底座之间加装隔振装置，减少变压器通过建筑物楼梯结构传递的噪声。隔振装置可以通过内部加装不同固有频率的弹簧，在一定程度上改变变压器的噪声频谱特性。但此法需要停电施工，并且抬升变压器高度后容易造成顶端安全带电距离不够的问题。

3.5声调控法

声调控法，主要通过叠加一些列不同频率不同响度的其他噪声，来改变原有噪声的频谱结构，此法不以降低L声级为主要目的，但可以在一定程度上改善噪声对人体的主观影响。Genell研究发现适合的频谱平衡可以对主观烦恼度起到积极作用，并且人们对风声、水流声一类的自然声比较偏爱，因此可以通过叠加自然声的方式来达到减少噪声对人体的影响。

3.6有源消声法

有源消声法，是通过在变压器周围设置多个声发生器，声发生器发出的声音与变压器所发出的声音频率相同，相位相反，传播方向相反，在传播过程中相互抵消，从而达到降噪的目的。但此法在变电站噪声治理的实际应用上仍存在较多问题。目前有源消声法主要用于管道消声。

4　结语

4.1目前变电站的降噪措施很多，现有的降噪措施均存在不同程度的占地面积大、安装操作不方便、成本较高、需停电作业等问题，应开发便于安装操作、无需停电的新型降噪技术。

4.2在实际的变电站降噪工程中，应结合具体的变电站噪声特性、变电站平面布置情况及周围声环境要求，综合多种降噪措施，来达到降低变电站噪声的目的。

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