330kV/110kV合建户内变电站噪声控制分析

董 倩，魏 勇，郭留明，冯燕军，刘星宇

(1.国网甘肃省电力公司，兰州 730030；2.国网甘肃省电力公司经济技术研究院，兰州 730050； 3.中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，西安 710075；4.国网兰州供电公司，兰州 730070)

引 言

近年来，随着输变电工程的加快建设和城市化水平的不断提高，城市中心区的负荷水平不断上升，使得原本不存在环境噪声问题的变电站建设和运行感到了前所未有的环保压力，并且随着环保要求的逐步提高，公众环保意识不断增强，变电站运行噪声引发的环保投诉日益增多，成为了亟待解决的重要环境问题[1～4]，这给已投运变电站噪声治理和新建变电站环保设计均提出了新的考验[5-6]。

本文以拟建的某330kV/110kV合建户内变电站为研究对象，结合变电站所处声环境功能区划和变电站周围居民楼分布情况(北侧规划有1栋33层居民楼)，采用SoundPLAN噪声软件对整个变电站建立三维模型，针对变电站主要声源及其特点，实现噪声防护措施设计和去工业化设计有机结合[7]，有针对性的采取治理措施。对主变散热器及风机敞开侧采取加装声屏障措施，针对高层声环境敏感目标采取去工业化设计兼做隔声方式，确保站界和站外环境敏感目标噪声满足相应标准限值要求。

1 330kV户内变电站噪声监测概况

通过对某330kV户内变电站噪声现场调查和监测，主要声源为主变、主变散热器和风扇、风机、电容器、电抗器、建筑通风口等主要声源设备、设施。

1.1 监测环境

监测期间天气晴，气温在14～18℃，相对湿度45%～55%，风速0.8～1.2m/s，监测环境满足相关标准要求。设备负荷不小于额定负荷的75%。

1.2 监测仪器

测量仪器选用AWA6288型声级计，性能符合GB/T 3785的Ⅰ型声级计要求，并按照GB/T 3768的相关规定进行校准。

1.3 监测布点

330kV主变压器监测布点示意图见图1，监测布点满足《电力变压器 第10部分：声级测定》(GB/T1094.10-2003)中相关要求，由于主变位于各自独立的主变室内，且相互之间有隔声墙阻挡，相互影响较小，因此对2#和3#主变进行监测。

图1 主变监测点位示意图Fig.1 Schematic diagram of main transformer monitoring points

主变散热器风扇监测布点示意图见图2，由于散热器左右对称，且所处环境完全相同，因此仅在一侧布点。

风机口和卷帘门外面布点示意图见图3。

图2 主变散热器监测点位示意图Fig.2 Schematic diagram of main transformer radiator monitoring points

图3 风机监测点位示意图Fig.3 Schematic diagram of fan monitoring points

2 监测结果分析及建模预测

2.1 监测结果及分析

2.1.1 监测结果

330kV主变各监测点位监测结果见表1，监测值在65.7～77.1dB(A)之间。主变监测点声压级最大、最小值分别为7#、22#点，其频谱如图4所示。分析可知主变监测点频谱在250Hz达到最大值，并随频率逐渐减小，频率大于500Hz减小幅值变大。

表1 主变噪声监测结果Tab.1 Monitoring results of main transformer noise (dB(A))

图4 主变监测点位最大、最小值噪声频谱Fig.4 Maximum and minimum noise spectrum at main transformer monitoring point

主变散热器及风机监测点位噪声监测结果见表2，监测值在69.9～73.1dB(A)之间，最小值出现在2#监测点，最大值出现在8#监测点。各监测点频谱见图5，各频段最大值主要集中在31.5Hz中心频率处，大于500Hz后幅值迅速变小。

表2 主变散热器噪声监测结果Tab.2 Noise monitoring results of radiator of main transformer (dB(A))

图5 主变散热器噪声频谱Fig.5 Noise spectrum of main transformer radiator

风机口和卷帘门外面监测结果频谱见图6。风机外1m处噪声为80.8dB(A)，风机卷帘门外1m处噪声为64.3dB(A)，通过卷帘门后噪声隔声量约16.5dB(A)，且低频段隔声量相对较小，频率越高隔声量越大。

图6 风机测量点噪声频谱Fig.6 Noise spectrum of fan

2.1.2 模型建立及验证

在上述监测数据的基础上，利用SoundPLAN软件建立变电站三维预测模型，其中主变室的门、通风口及主变室建立垂直面源模型(源强根据监测数据减去相应隔声量)，主变散热器及风机建立水平面源模型，主变室、GIS室、电容器及电抗器的通风口建立点源模型，详见图7。

仿真结果与实测结果对比见图8，由于监测结果中昼间监测值受道路噪声影响相对较大，因此与预测结果对比时仅考虑夜间噪声。

图7 户内变电站三维仿真模型Fig.7 3D simulation model of indoor substation

图8 户内变电站仿真结果与实测结果对比图Fig.8 Comparison between simulation results and measured results of indoor substation

由图8可知，仿真计算结果和监测结果基本一致，最大差值2.3dB(A)，并且该点偏差大的原因是受夜间公路噪声影响，因此采用以上模型理论预测结果是可信的。

2.2 330kV/110kV合建户内变电站噪声建模预测

针对某拟建的330kV/110kV合建户内变电站，利用SoundPLAN噪声预测软件，在上述建模的基础上建立三维模型，详见图9。源强数据见表3。

图9 某330kV/110kV合建变电站三维仿真模型Fig.9 3D simulation model of 330kV/110kV indoor substation

表3 某330kV/110kV合建变电站主要设备噪声水平Tab.3 Noise level of main equipment in 330kV/110kV substation (dB(A))

图10 某330kV/110kV合建变电站噪声仿真结果Fig.10 Noise simulation results of 330kV/110kV co-construction substation

由图10和表4的预测结果可以看出，变电站南侧部分区域和北侧居民楼的部分楼层均不满足《声环境质量标准》2类标准要求。

对变电站主要设备声源进行分析，南侧厂界和北侧居民楼影响较大的声源为主变散热器及风机。对南侧厂界超标问题，在不影响通风的情况下，在镂空侧布设约3m高度声屏障，起到一定的吸声、隔声作用。对北侧居民楼超标问题，将去工业化设计理念和降噪措施相结合，在北侧设置的隔声屏写上电网公司核心价值观“诚信、责任、创新、奉献”等标语，起到隔声作用的同时，也是对电网公司的一种宣传，使公众更容易接受，隔声屏与水平方向夹角取45°，详见图11。

表4 某330kV/110kV合建变电站噪声预测结果Tab.4 Noise prediction results of 330kV/110kV co-cosntruction Substation (dB(A))

图11 某330kV/110kV合建变电站 三维仿真模型(措施后)Fig.11 3D simulation model of 330kV/110kV co-construction indoor substation (taking measures)

由图12和表5的预测结果可以看出，针对主变散热器及风机采取相应措施后，合建变电站站界及北侧33层居民楼均能满足相应标准要求，尤其对北侧高层环境敏感目标，与原有方案相比，最大可降低约11.7dB(A)，效果显著。

图12 某330kV/110kV合建变电站 噪声仿真结果(措施后)Fig.12 Noise simulation results of 330kV/110kV co-construction Substation (after measures)

3 结 论

3.1 针对330kV/110kV合建变电站，采用SoundPLAN噪声软件对其建立三维仿真模型，预测结果表明，对主变室、门、通风口及风机等采取措施后，站界和站外高层环境敏感目标均不能满足声环境相应标准要求，需对主要声源进一步采取措施。

3.2 针对厂界贡献的主要声源——主变散热器及风机，在镂空侧采取设置一定高度的声屏障，可使该侧厂界噪声最大可降低约3.4dB(A)，满足相应标准要求。

表5 某330kV/110kV合建变电站噪声预测结果Tab.5 Noise prediction results of 330kV/110kV Substation (dB(A))

3.3 针对变电站周围高层建筑物，方案选择时将主变散热器及风机等主要声源布置在远离高层建筑物一侧，同时将去工业化设计理念和降噪措施相结合，采取隔声屏同时兼作宣传标语的形式，起到隔声、消声作用，与原有方案相比，最大可降低约11.7dB(A)，效果显著。