小区电力设施设备降噪装置设计应用研究

小区电力设施设备降噪装置设计应用研究

徐凌陈杰邵祺祥

（国网浙江临海市供电公司浙江临海317000）

摘要：电力变压器的噪声属于中低频噪声对老百姓的影响很大，特别是在夜深人静的夜晚，影响居民的睡眠质量，长时间生活在嗡嗡的噪声甚至会造成长期失眠，心情烦躁，神经衰弱等疾病，对居民区配变噪声扰民研究及治理目的和意义重大。本文实现对减震变压器台架、吸声新材料、消声百叶窗、隔音门、隔音窗户等新产品的设计应用，通过降噪装置，降低了噪音的污染，提供给人们一个宁静的生活环境。

关键词：小区电力设备；分析；降噪；变压器

０引言

近年来，随着人们生活水平的提高，环境保护意识的加强，以及用电量的迅猛增长，变压器布点位置基本处于居民住宅旁或建筑物内，并且在住宅及公共场所已经越来越多地使用大中型电力变压器，这就对大型电力变压器及中小型电力变压器的噪声提出了一定的要求。电力变压器的噪声属于中低频噪声，对噪声值贡献最大的频率是250HZ和500HZ；风冷机械噪声属于中高频噪声，对噪声值贡献最大的频率为1KHZ和2KHZ。变压器的噪声是不稳定的，空载或运行功率低时，噪声水平相对较低，满负荷运行时一般噪声级水平较高。从噪声的控制角度看，噪声的频率越低，治理难度越大，因为低频噪声的波长长，随距离衰减率低，也不易被吸收。

１小区电力设施设备降噪设计方案

1.1小区电力设施设备噪声危害

电力设施设备产生的低频噪声会对人体产生慢性损伤，容易使人烦躁、易怒，有时甚至失去理智，长期受袭扰的话，还可能造成神经衰弱、失眠等神经系统疾病，如果孕妇长期处于低频噪声中也会影响到腹中胎儿的发育。中国疾控中心环境影响评价室的专家指出，低频噪声对生理的影响虽然没有高频噪声那么明显，但它可以直达人的耳骨，使人的交感神经紧张，导致心跳过速、血压升高、内分泌失调等症状。由于低频噪声主要是通过结构传声的，所以很容易引起人的感觉共鸣。一般而言，人对低频噪声的忍耐程度相对也较低。正常情况下，30至35分贝一般人还能接受，35分贝以上就会有人明显感觉到心慌、烦躁等不舒服情况。

1.2电力设施设备的噪声构成分析

电力设施设备的电磁噪声属于机械性噪声，它是交变磁场对铁芯及线圈产生周期性交变作用力引起的振动产生的，振动的铁芯（矽钢板）线圈向外辐射噪声，其主频取决于交流电频率，但是由于通电电力设施设备内，导线、铁芯内部的涡流作用下，其辐射出来的噪声远比单一频率震动产生的噪声复杂多了。

1.3噪声的传播

通常噪声的传播途径分为两类：

1、是噪声通过空气的传播扩散，在传播扩散过程中不断衰减，能量密度不断降低。

2、是噪声通过固体的传播扩散，在梁柱及楼板结构中传播扩散，能量密度也有所降低，但不大。因此噪声会传得更远。在受影响的房间内，由于噪音是从楼板、墙体等建筑结构向房间辐射的，因此即使关闭门窗也不会使房间噪音降低。

1.4降噪途径

一般降噪的途径分为主动降噪与被动降噪两种途径。主动式的降噪：通过改变电力设施设备的结构降低电力设施设备的固有噪音，在目前非电力设施设备的制造商是不可行的。因此被动降噪就成了电力设施设备降噪的唯一途径，被动降噪就是通过减弱，隔断噪音的传播途径而达到降噪的效果，因此根据噪声的传播途径分为空气声隔断和固体声隔断两个部分。

２变压器噪声的解决方案

变压器隔声罩和气液悬浮复合隔声垫是专门针对电力变压器噪音的一项具有划时代意义的专利产品，是电力变压器噪声在空气传播的方案。同时也是最节省费用的方案。

1、变压器噪音在空气中传播的隔断：

变压器隔声罩使用多层受约束板隔声技术大幅降低变压器噪声通过空气向外辐射的噪音；同时我们从实际出发在隔声罩上安装了变压器散热用的风机，为解决变压器噪音通过散热通风口向外传播，设计研究了变压器隔声罩专用消声器，成功地实现了消声器的工程化，通过实验分析，消声器的理论数值仿真计算与实验结果基本吻合。消声器设计在保证变压器通风散热的前提下，最终实现了预期的消声效果，使真个变压器隔声罩研制获得成功，有效地在现有技术条件下，低成本地解决了变压器的扰民问题。同时电磁辐射也得到了有效的屏蔽，从此人们不再受变压器的噪音问题和电磁辐射问题的困扰。

当变压器安装在地下室或密闭的房间内，由于一般建筑的围护结构的隔声量都大于50db，基本可满足变压器噪音通过空气向外扩散的隔声要求。

2、变压器噪音在结构中传播（固体传声）的隔断-气液悬浮复合隔声垫

a.变压器噪音在结构中传播路径分析：

①变压器噪音通过底部基础向大楼的屋架结构传播；

②变压器噪音通过高、低压连接电缆、母线及其支吊架向大楼的屋架结构传播；

b.处理方法：

①使用既隔声也隔振的专利产品的气液悬浮复合隔声垫。是目前世界上最有效的解决结构传声的隔声产品。有效阻隔通过固体传播的结构噪声达98%.以上。

②使用电缆及母线软接，有效减弱变压器噪音通过高、低压连接电缆、母线向大楼的屋架结构传播；

③由于各种原因往往变压器高压端加装软接头会受到限制，因此悬浮式的电缆支吊架也是解决变压器噪音在高压端的固体传播的有效途径。

3、电气方面

变压器的噪声主要来源于其本体和冷却系统，不同的冷却系统对变压器整体的噪声影响差别较大。由于自冷变压器的技术成熟可靠，且在噪声小、损耗低等方面相比风冷变压器具有优势，目前福建省内220kV变电站均采用自冷变压器取代了风冷变压器。变压器本体噪声可降至65dB（A）以下，低于国家电网公司对主变噪声招标要求［不大于70dB（A）］。因此，通过选用低噪声主变压器，能从源头上减小市区变电站噪声的影响。虽然降低变压器本身的噪声是最有效、最彻底的措施，但难度很大，从建筑及暖通角度对变电站进行噪声治理才是行之有效的办法。

4、建筑方面

1）在变压器室内墙体上铺设一定面积的吸声材料（如穿孔吸声复合板、迷宫型双层吸声墙等），减弱墙面对噪声的反射强度，降低变压器室内声源噪声。

2）根据国家电网公司“两型一化”、不设吊顶的要求，主变室顶棚采用纤维喷涂吸声材料。纤维喷涂技术是将经过特殊工艺处理的无机超细纤维、纤维素、抗火化合物以及粘结剂等原材料，通过专用配套设备混合，在施工现场喷涂于混凝土、钢板、石膏板等各种基体表面，形成具有一定厚度的喷涂层，有良好的吸声隔音性能。顶棚喷涂50mm厚纤维喷涂吸声材料，即可满足要求。

3）主变压器、散热器和电抗器的基础应直接独立着地，并采取有效的隔振措施。在主变压器室、电抗器室地面铺设5mm厚单面凹发泡橡胶减振隔声垫板，四周与墙交接处用同样的减振隔声垫板将上部的混凝土垫层及面层与墙体隔开，可有效减少设备对地面产生的撞击，降低噪声3dB（A）。

3变电站降低噪音模型

对大量实测数据进行统计分析，通过建立变压器噪声声源计算模型来计算其远场辐射噪声。准确地用一种数学模型来描述变压器复杂的噪声特性并非易事，但仍是在理论层次上对变压器噪声机理进行研究的有效方法。首次建立了变压器的声学计算模型，在计算变电站周围噪声水平时，将变压器简化为一个理想的点声源，从这个点声源发出的声波（只考虑纯音120Hz）以球面波的形式在空间传播，这样可以简化整个计算过程，而且球面波在两种媒质分界面上的反射、折射系数的算法都有成熟的理论和计算软件，所以很容易把这种计算方法程序化。当变压器外形尺寸与测量点到变压器的距离相比很小时，可以将变压器简化为一个点声源。考虑地面变电站内其它变压器、变电站围墙及其它建筑对变压器声辐射的影响时，仍使用点声源模型来计算变电站周围的噪声水平就不够科学了。以后提出的各种模型都是在此基础上的进一步完善。

将变压器油箱理想化为一个6个面的长方体，并忽略变压器箱顶和箱底振动辐射噪声，认为噪声全部来自于4个箱壁的振动。基于Helmhohz积分公式，设想通过变压器4个箱壁的表面法向振动加速度来计算变压器声场声压，这是一种将理论计算和现场实测相结合的方法。在运用上述公式进行计算前，须先从变压器箱壁上获取表面法向加速度数据。

4结论

小区内电力设施的噪声问题受到越来越多的关注，文章从各个方面分析研究，研制了降噪装置，实现对变压器等电力设备噪声超标台区的治理技术研究，实现了降低噪音的污染，较好地解决了噪音扰民的问题，避免了因为噪音问题无法解决，被迫搬迁配电房的巨大经济损失。给人们一个宁静的生活环境，该成果可以在电力行业内广泛推广，为保障居民身体健康，为构建和谐社会都有积极的作用。

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