談小區內全戶內變電站的噪聲防治設計措施

周衛國

(臨汾電力設計院，山西臨汾 041000)

0 引言

變電站對周圍環境的影響因素中，噪聲污染是非常明顯和重要的一個問題，需要認真分析其產生的原因，從而有針對性的采取措施加以解決。本文以山西省臨汾市堯都區御景水城110 kV變電站的設計為例，淺談全戶內變電站噪聲防治的一些設計措施。

太行御景水城規劃區位于臨汾市堯都區西南部，西臨濱河東路，目前一期項目正在建設之中，未來將規劃為融商業，地產，居住，城市文化為一體的綜合性區域，屬堯都區城市規劃中的重點項目。

臨汾堯都御景110 kV變電站地處太行御景水城規劃開發區內，設計為全戶內變電站形式。本站所處的特殊地理位置給全站噪聲防治提出了更高的要求，使“資源節約性、環境友好型、工業化”的建設標準顯得尤為重要。使之不但能滿足未來安全運行和使用要求，而且要與城市及小區規劃相協調，滿足環境保護、節能、消防安全等要求，使之融入四周整體環境，最大程度減少對住戶的影響。在變電站對小區周圍環境的影響中，噪聲治理是重要的一環。

1 全戶內變電站噪聲產生的原因

1.1 全戶內變電站的噪聲源

我們分析全戶內變電站的形式可以知道，其主要噪聲源為:

1)主變壓器運行產生的低頻噪聲，只要變壓器運行，其噪聲便不會停止。

2)全戶內變電站各配電裝置室尚需配置事故排煙、通風換氣的風機，而風機的風扇推動空氣從而產生空氣動力噪聲。其噪聲源隨風機啟動而產生，風機停止運行而消失。由于風機根據需要啟停，并非一直運行的設施，故一般出現的間隔周期較長，產生的時間較短，消失快。

3)主變壓器及配電裝置運行產生的震動會通過樓板、基礎等向外傳播形成固體噪聲。其噪聲源也隨設備運行而一直存在，但是噪聲分貝低，噪聲量小?？梢?，對周圍環境的影響最大的噪聲源來自主變壓器，其次是風機。了解主變壓器噪聲產生的原理和規律，才能有針對性進行降噪設計。

1.2 全戶內變電站噪聲傳播的途徑

一般來講戶內變電站噪聲有兩個傳播途徑，一是通過空氣的傳播即空氣噪聲傳播(含透過門、窗、氣窗、軸流排風機等圍護結構通流通道或隔聲量較小構件的空氣噪聲)，二是通過固體的傳播即通過變壓器的地腳、基礎以及基礎四周和下面的土壤向外傳播，亦稱為固體噪聲的傳播。變壓器安裝在變壓器室，在運行中要產生一定的熱量，變壓器室都設計有較大面積的通風散熱通流通道——大門的下部是進風百葉窗，房屋的另一側上部也設有排風百葉窗，有的變配電站的變壓器室還設有氣樓，室外冷空氣從大門下的百葉窗進入主變室，熱空氣從上部的百葉窗和氣樓排至室外。變壓器的噪聲通過上下百葉窗和氣樓等的通流通道向外傳播，也透過隔聲量較小的門向外傳播，變壓器室的墻體和屋頂的隔聲量較大，變壓器噪聲透過墻體和屋頂向外傳播的噪聲量可以忽略不計。從市區常見的室內變電站變壓器室的建筑形式分析，安裝在變壓器室的電力變壓器的噪聲主要通過兩個途徑向外傳播，一是主變壓器直對的通風百葉窗，二是上部的通風百葉窗或氣樓兩側的通風百葉窗。

2 全戶內變電站經常存在的問題

城市全戶內變電站雖然比戶外變電站噪聲污染小很多，但是由于所處環境不同，要求標準也不相同，如果考慮不全面，設計不周，就會對周圍的環境產生影響。一般來講，經常出現以下幾個問題:

圖1 規劃場地位置

1)不清楚不同功能區環境噪聲限值標準，使噪聲污染達標。

2)不注重周圍布局，平面規劃時使得主噪聲源距離生活建筑過近，對居民工作和生活產生影響。

3)設備選型對降噪沒有要求，使噪聲污染難以治理。

4)建筑沒有采取降噪措施，或降噪措施不利，使噪聲分貝難以控制在標準以下。

可見，變電站噪聲的防治是需要綜合多方面因素考慮的，一旦產生噪聲污染，就會給周圍居民帶來煩惱，甚至引起投訴和糾紛。

3 本站采取的設計措施

3.1 規劃布局措施

表1 不同功能區環境噪聲限值標準 dB(A)

對比表1，分析臨汾堯都御景110 kV變電站所處位置和周圍環境，應該劃分為1類～2類區，但是本站建設場地東側臨近規劃東大街，所以在建設場地內應該盡量靠近東大街會使噪聲限制標準有所降低。如果單純考慮防噪問題，將生產綜合樓布置在緊鄰東大街并使主變室朝向東側為最佳布置方案。但是綜合考慮各方面因素，我們在設計中采用的方案是:站區在南北方向處于兩樓中部，東側緊靠小區規劃路。生產綜合樓處于站區中部，距離東大街約20.60 m，距離北側居民樓約34 m，距離南側居民樓約33 m，主變室朝向北側。生產綜合樓布置于南北兩座居民樓之間的中部，樓間距皆在33 m以上，使主變和風機的噪聲傳播都有足夠空間衰減，減少對居民的日常生活影響。站區緊靠建設場地東側道路布置，符合噪聲控制的位置選擇原則。規劃場地位置見圖1，總規劃布局見圖2。

3.2 建筑物采取的降噪措施

3.2.1 分區防治

我們將主變壓器選擇為分體布置形式，將主變壓器主體和散熱器分室布置，它的優點是將全戶內變電站兩大需要解決的問題:通風散熱和防噪進行分區防治，主變壓器室將主要以防噪為主，散熱器室將以通風散熱為主，使防治措施可以更有針對性且利于實施，避免了顧此失彼的情況。主變壓器室除通風換氣窗外，只設置2臺智能軸流風機作為事故排煙措施和夏季極端高溫天氣時的強排措施，平時不開啟，減少了噪聲源。

圖2 總規劃布局

3.2.2 選用新設備，采取吸聲、隔聲、消聲措施

1)吸聲措施。

變壓器輻射出噪聲以后首先在室內傳播，當聲波遇到墻面、屋面、地面后被反射回來，反射聲波再遇到變電室壁面后再次反射……顯然變壓器輻射的直達聲波和一次反射聲波、二次反射聲波、N次反射聲波相互疊加，使室內噪聲大大增強。建筑聲學理論研究表明，室內噪聲的大小不僅僅與聲源聲級有關，還與室內壁面的平均吸聲系數有關。室內吸聲的方法通常都是在內墻面，頂面鋪吸聲材料，如離心玻璃棉、巖棉、礦渣棉等阻性纖維材料，也可以采用穿孔板、吸聲磚、薄膜吸聲盒等抗性吸聲材料。變電室內的吸聲可以采取阻性吸聲和抗性吸聲兩種方法。分析變壓器噪聲的頻率特點，聲能主要集中在500 Hz以下，100 Hz為基頻，如采用抗性吸聲，要求的吸聲腔體較大，而且這樣占用變電房內的空間較多，而且一種抗性吸聲結構只能吸收某一段頻率的聲能，吸聲效果較差。如采用阻性吸聲材料，其對低頻聲波的吸聲效果較差，但其頻帶較寬，另外可以通過增加吸聲材料容重和吸聲層后面預留空腔的形式改善對低頻聲波的吸聲效果。如果采取微穿孔板結構吸聲，其吸聲效果最好，但其加工難度大、造價高。

通過以上分析和比較，我們采取的設計是在主變壓器室內墻四周安裝吸聲結構，降低主變室混響噪聲和總噪聲級，減少噪聲向外傳播的強度。本站生產綜合主變室內墻吸聲材料選擇為離心玻璃棉，阻性吸聲材料的護面板采用鋁合金穿孔板，因為鋁合金穿孔板不怕銹蝕，使用壽命長，且具有屏蔽電磁波的功能。吸聲面設置在主變壓器四周內墻和角隅處，為滿足變電站安全規程，并且距離輸入輸出線等高壓器件1 m以外。吸聲面的結構為鋁合金龍骨固定在壁面上，龍骨間距在500腿以下，超細玻璃棉容重30 kg/m3，用玻璃纖維布包覆好，面層為鋁合金穿孔板。

2)隔聲措施。

主變壓器室進出大門面積較大(本站約為25 m2)，雖然采用砌磚封堵最為簡便并可有效進行隔聲，但是考慮到3號主變投運和1號，2號主變大修時，需要拆除墻體和重新砌筑，會對四周環境造成破壞并影響居民生活，并且主變壓器室也需要一定的進排風通道面積，因而設計中我們常選擇通風消聲隔音大門的設計方案。

具體優點為:a.折疊式配以帶特種軸承鉸鏈，開啟輕便靈活，并方便拆卸。b.多種隔聲消音措施，隔聲消音效果明顯，隔聲量可達到15 dB(A)～25 dB(A)。c.大門外表可貼塑合金板及其他材料，配合整體建筑立面效果。d.大門上的通風消聲百葉窗背后安裝電動調節閥，當接受火警信號后可自動關閉，滿足智能變電站消防聯動要求。e.面板采用復合彩鋼板，滿足防火要求。

此外為保證隔聲門的降噪效果，在門與門框之間做成階梯狀的企口并加設橡膠密封條，使門、框之間嚴密合縫，此外隔聲門內側可以再加一層吸聲層，以降低室內的混響，其結構與主變室內墻吸聲層相同。

3)消音措施。

采取主變壓器與散熱器分室布置后，主變室已不需要大面積的進風、排風口，有效降低了噪聲外泄的途徑，不過主變室依然需要一定面積的風道口，滿足室內換氣要求。根據前面全戶內變電站噪聲傳播途徑的分析，我們知道這些風道口如果不采取消聲措施，就會有一定量的噪聲外泄造成污染。此外，配電裝置室的風機啟運也會產生噪聲，也應該根據實際情況采取消音措施。在本站設計中，產生噪聲較大的主變壓器室等房間的通風百葉窗。

具體優點為:a.消聲量大，可消聲15 dB(A)～25 dB(A);b.安裝方便，重量輕，美觀大方，通風量45%以上。

10 kV配電裝置室由于沒有窗戶直接對室外，采用的是機械通風方式，風機換氣率較高。首先風機位置設在房間東西兩側，面對道路，不直對南北側居民樓;其次，風機配裝管式消聲器，其優點為結構簡單，堅固耐用，消聲量大。

3.3 設備選型

國網典型110 kV變壓器可分為自冷和風冷兩種形式，其結構基本相同，它們主要由鐵心、繞組線圏、油箱和其他附件構成。但是風冷變壓器自身配置有冷卻風扇，風冷式變壓器冷卻風扇的噪聲不容忽視。冷卻風扇噪聲既有振動引起的機械噪聲，也有風扇推動空氣產生的空氣動力噪聲，其空氣動力噪聲比機械噪聲大得多，也比變壓器的電磁噪聲大，因此風冷式變壓器噪聲比自冷式高得多，一般達到80 dB(A)～85 dB(A)左右。

我們在主變壓器的設備選型中，選用冷卻方式為自然油循環的自冷式變壓器，噪聲可控制在60 dB(A)左右。

3.4 其他說明

戶內變電站配電裝置基本都安放在各層樓面，設備運行會對樓板產生振動從而引發固體噪聲。本站生產綜合樓在建筑結構設計中優化了配電裝置的布置，使建筑物柱距更小，減小了樓板撓度，加強了整體剛度。其傳出的固體噪聲可忽略不計。

變壓器還有通過變壓器的地腳、基礎以及基礎四周和下面的土壤向外傳播的固體噪聲，固體傳聲產生的建筑物噪聲輻射比變壓器和油箱殼體要小得多。如果要防止變壓器振動通過機座傳到基礎，需要對整個變壓器進行隔振處理，對變壓器進行隔振應該與一般的機械設備隔振方法相同，即在變壓器基座與基礎之間加設減振裝置。減振裝置要根據機械設備的重量、振動頻率進行專門的設計。由于本站變壓器并非安裝在其他建筑物內，而且主變室規劃位置與四周建筑距離較遠，其傳出的固體噪聲也可忽略不計。故本站設計中不專門采取固體噪聲隔聲措施，降低整體造價。

4 結語

戶內變電站的噪聲防治需要根據情況綜合治理，我們在臨汾堯都御景110 kV變電站的設計中，認真分析變電站所處環境，研究噪聲防治的常用辦法，在規劃布局，設備選型和建筑物的防噪措施上根據實際情況精心設計，經過綜合治理后，可有效控制變電站的噪聲在40 dB(A)以下，完全滿足1類～2類環境對噪聲控制的要求。