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摘要：随着城市经济的飞速发展，变电站亦深入城市中心；城市户内变电站内的变压器和电抗器等设备在高负荷作业时会产生较大的噪声，对附近居民及环境产生影响；本文对此进行噪声分析，选择适合城市户内变电站的噪声处理方式，减少噪声污染。
关键词：城市户内变电站；噪声源；隔声；吸声；消声
1 引言
在电力需求快速增长的情况下，土地供应严重不足，城市户内变电站不可避免地深入城区，且相当一部分地处居民密集区，而变电站内主变压器及电抗器在运行时会产生较大的噪声，严重影响周边环境；要控制站内噪声对环境的影响，就应在充分了解变电站内主要噪声源及其发声特性的情况下，从变电站的设计阶段开始考虑有针对性防噪措施。
2 主要噪声源分析
主变压器：变压器作为变电站的重要设备，其在运行过程中产生的噪声声级大、频率低，是变电站的最主要噪声源。另外，负载电流产生的漏磁，引起绕组、油箱壁的振动，产生的噪声以波的形式向四周传播。
电抗器：电抗器工作时，会产生很强的线谱噪声，使得电抗器噪声成为室内变电站中噪声来源的主要因素之一。
散热设备的噪声：大功率的变压器和电抗器等设备，由于发热量大需要使用风机进行强制冷却。冷却风机、油泵运行时都会产生噪声。特别是冷却风机和室内通风机带来的动力性噪声，变压器散热器风扇和室内通风机，在运行时所产生的空气动力性噪声和电磁噪声叠加起来，形成更强烈的噪声。
3 噪声源的发声特性
1）变压器工作时铁心振动，使铁心随着励磁电流50 Hz的变化而周期性地振动，发出噪声。变压器本体的噪声属于低频噪声，其频率范围在100Hz-500Hz，峰值频率多出现在250Hz和500Hz，如下图所示。对于不同容量的电力变压器，额定容量越大，基频所占的比例越大，谐频分量越小；而变压器的额定容量越小，铁心噪声中的基频成分越小，谐频所占的比例越大。
2）轴流风机其噪声主要有空气动力性噪声和电磁噪声，以空气动力性噪声为主。噪声频谱的常常是一个宽带的连续谱，通常高频在3kHz-8kHz的范围内，在其上有几个较为突出的有调成分，这是旋转噪声和涡流噪声相互混杂的结果。叶片产生的噪声是风机噪声的主要成分，另外导风板、弯头、截面变化、局部障碍，风机的涡壳等也会产生一定的涡流噪声;风机外壳及风管的共振也会激发噪声。
3）电抗器工作在交流情况下，交变磁势产生的磁场、铁芯磁密是交变的。铁芯电抗器各相邻铁芯饼之间任何瞬间都是异性磁极相邻，所以其间的磁场力为吸引力，且其大小与磁密的平方成正比。在工频磁场的作用下，相邻铁芯饼之间的吸引力在0 与最大值之间以2 倍于电源频率( 50 Hz) 的频率交变，从而造成铁芯饼弹性变形的交变而产生机械振动，振动频率为100 Hz。所以电抗器噪声主要以100 Hz 为主，如下图所示。此外，电抗器设备的辅助冷却装置运转时也会产生气流和机械噪声，以中高频为主。
4噪声的传播途径
空气传播：主变压器和电抗器等设备向外辐射的噪声（直达声）在室内传播，传播过程中遇到墙面、地面及天花板面，经反射后形成反射噪声（即混响噪声），混响噪声与变压器辐射的噪声叠加，增大了主变室内的总噪声级。
结构传播：主变压器和电抗器等设备在运行过程中产生的电磁噪声还将通过与设备连接或接触的固体介质向外传递，如通过冷却油管（冷却油）传递至散热器。固体噪声的传递是比较特殊的能量传递，在环境噪声比较高的情况下，固体噪声的影响将不明显，但在环境噪声比较低的情况下，固体噪声的影响将会显现出来，甚至成为主要的影响因素。
5噪声治理
根据变压器与电抗器噪声特点，其噪声主要集中在100-500Hz的低频，本文主要针对变压器、电抗器的低频噪声特性，提出了一套隔声+吸声的复合式降噪方案；
1）壁面隔声、吸声处理
室内变压器和电抗器噪声在内壁反射，形成混响声场，在室内墙面安装吸声材料或装吸声砖、板，以增加墙面的吸声系数，减小室内噪声，同时安装隔声门、消声百叶窗和消声通风口。室内变电站的变压器和电抗器紧邻构筑物，设备声音传至墙壁时发生反射，和直达声混合向外传播，在边界噪声较小，需要降噪量小的情况下，可选择相应吸声材料，在构筑物、隔墙敷设吸声材料，把到达墙面的声音吸收掉，消除反射声，还可以将半封闭设备开放的一面封闭起来。当声能传到吸声、隔声材料的表面时，吸声材料可以将声能转化为热能和振动能。另外，主变压室和电抗器室是都是一个全封闭机房，在夏季温度较高，因此，吸声结构不宜采用玻璃棉等纤维类有明显蓄热效应的吸声材料。
2）设备减震处理
变压器与电抗器的减振主要是积极减振，即利用隔振器降低因设备本体的扰力作用引起的机器支承结构或地基的振动。硬性安装对于本体振动大的设备会产生非常不利的影响，振动将直接通过地面传递至室外。柔性安装将电抗器放置在调质块上，调整系统质量重心，利用装置调整系统阻尼，克服电抗器的频率缺陷及楼板弹性，以达到减小电抗器振动向地面传递的目的。另外，在设备底部增加4-8个隔振器，能够有效消除或减弱电抗器振动的对外传播。
3）风机与通风管道消声处理
对于发热量较大的电抗器设备，需要通过机械送风+机械排风的方式来对设备进行降温处理。风机与通风管道的消声处理主要通过风管隔声、风机进出风口加装消声器和隔振措施来实现。设计时，应尽量选用高效、低噪音的电抗器专用风机，根据负荷采用可变速风扇，负荷较小时开动低速风扇，负荷较大时启动高速风扇。同时在进风风机的进风端与排风机的出风端安装阻尼消声器。通风管道在固定或拼接处应采用高阻尼的柔性减震连接道，在安装时应避免弯道多、端面突变大导致的噪声水平过高。
6结束语
城市户内变电站地处城市人口密集区域，通常会与居民住宅或办公建筑相邻，变电站噪声会通过进排风通道、门窗等对周围环境产生影响，尤其是对毗邻变电站的居民住宅影响更加明显，噪声控制问题必须引起足够的重视。采取的噪声控制措施必须有针对性，重点考虑主变压器、电抗器及散热风机等作为主要噪声源的发声特性及其传播属性。为使变电站噪声排放对外环境的影响满足规范要求，主变室和电抗器室的吸声处理与隔声处理是噪声控制的主要措施之一，需要特别注意通风散热通道的消声处理和门窗等薄弱环节的隔声处理措施。另外，站内强噪声设备如主变压器、电抗器、散热风机等，在设备定购时需充分考虑低噪声的性能，减轻后期噪声治理的压力。
参考文献
[1]GB 3096-2008.《声环境质量标准》.
[2]DL/T 5218-2012 .《220kV～750kV变电站设计技术规程》.
论文作者:倪虹妹
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/25
标签：噪声论文; 电抗器论文; 变电站论文; 变压器论文; 风机论文; 户内论文; 设备论文; 《基层建设》2018年第7期论文;