一、引言
2015年1月1日起實施的新《環保法》、《環境影響評價導則》和《建設項目竣工環境保護驗收技術規范(輸變電工程)》、2016年9月1日新修訂的《環境影響評價法》、2017年10月1日新修訂的《建設項目環境保護管理條例》對輸變電工程環境保護提出了更多更高的要求,變電站噪聲達標是不可逾越的法律底線。同時,隨著居民環保意識的不斷增強,變電站噪聲擾民的糾紛和投訴不斷增多,環保部門也在不斷強化監管力度。變電站噪聲問題已成為電力企業必須面對并迅速著手解決的急迫問題。
二、聲屏障的噪聲治理原理
變電站的噪聲主要來自于主變壓器、高壓并聯電抗器和母線及金具設備等。運行變電站噪聲治理主要分為對噪聲源設備的改造、更換和噪聲傳播途徑中的降噪處理兩大類,本文研究噪聲傳播途徑中的降噪方案。聲音在無障礙情況下傳播,點聲源衰減公式為:
根據公式(1),可得出距離聲源點越遠,聲音的衰減越大。因此,增加測量點與噪聲源的距離,是降低測量點噪聲的重要措施。
目前噪聲治理的原理主要有隔聲法、消聲法、吸聲法、有源降噪法、阻尼減振法等,聲屏障是綜合運用隔聲法、吸聲法、消聲法等原理,設計出的一種十分有效的降噪設施。當變電站設備發出的噪聲遇到聲屏障時,將會產生透射、反射以及繞射現象。部分聲波直接穿過聲屏障稱為透射,部分聲波在聲屏障表面被反射回來,部分聲波通過聲屏障頂部到達受聲點稱為繞射,聲屏障的功能就是盡量減少透射聲和繞射聲。聲屏障降噪的基本原理如圖1,當聲波到達聲屏障表面時,將越過聲屏障頂部而產生繞射,在聲屏障背面形成“聲影區”,“聲影區”面積越大降噪效果越好。
從公式(2)及圖2可以看出,聲屏障繞射發生的衰減只與菲涅爾指數N有關,當A+B-d越大、λ(聲波波長)越小,則繞射衰減越大,聲屏障的降噪效果也就越好。工程應用中,λ聲波波長難以改變,但可以增加聲屏障的高度,從而增加A+B-d,實現降低測量點的噪音。
三、噪聲治理方案
變電站噪聲治理是綜合運用隔聲、吸聲、消聲和阻尼減振降噪的原理,通過方案設計和工程實施,以達到降低變電站廠界和站外敏感設施噪聲的目的。
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圍墻外擴方案
按照GB12348-2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》測點布設在工業企業廠界外側,現場測量時一般將測點布置在圍墻外1米、高1.2米或圍墻外1米、高于圍墻0.5米的位置[2]。因此,可將圍墻外移以增大測點到噪聲源的距離,起到降低測點的噪聲的作用。該方案的優點:可以有效降低廠界處的噪聲值,容易通過環保驗收,實施成本較小。缺點:一是將涉及重新征用土地,辦理征地手續難度較大,處于城市中的變電站存在無地可用的情況。二是不能降低變電站站外敏感點的噪聲。
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圍墻隔聲屏障方案
在圍墻內側安裝聲屏障,聲屏障綜合應用吸聲、隔聲和阻尼減震原理設計制造。優點:因測點位在圍墻外1米、高1.2米的位置或圍墻外1米、高于圍墻0.5米的位置[2],增加聲屏障的高度即可有效降低測點的噪聲。缺點:聲屏障不能無限增高,因此該方案對站外敏感點(居民建造物)治理效果不太好。工程實際應用中,采用不同材質的隔聲、吸聲板組裝成聲屏障,吸聲和隔聲板的性能、參數等需滿足設計要求。
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設備加裝吸隔聲箱體方案
在噪聲源(變壓器或高壓電抗器)周圍設置了隔聲箱體結構,箱體壁面上加裝吸聲板和隔聲板,將設備噪聲阻擋、吸收在箱體內。優點:可有效大幅降低噪聲向箱體外傳播,起到降低噪聲源噪聲的作用,還能有效降低站外敏感點(居民建筑物)的噪聲。缺點:箱體聲屏障將降低主變或高抗周圍空氣的流動速度,將造成設備散熱能力降低。工程實際應用中,為解決設備周圍空氣流動性不足問題,通常在箱體側面安裝消聲器和排風扇,用排風扇將空氣通過消聲器排出箱體。工程中采用不同材質的隔聲、吸聲板組裝成吸隔聲箱體,吸聲和隔聲板的性能、參數等需滿足設計要求。
綜上所述,三個治理方案都具有降噪效果、經濟性和可操作性,三個方案各有優劣,卻互為補充,因此綜合運用擴建圍墻邊界、圍墻聲屏障和設備加裝吸隔聲箱體三個方案開展變電站噪聲治理,將能起到很好的噪聲治理效果。
四、工程應用效果
某500千伏變電站站界噪聲超標,噪聲源主要為變壓器和高壓電抗器,經現場測量見表1,廠界晝間最高72.3dB(A),夜間最高66.4dB(A),均超過環境影響評價確定的《聲環境質量標準》(GB3096-2008)2類標準,即晝間60dB(A)和夜間50dB(A)的噪聲排放限值。
圖3變電站平面示意圖
治理方案為:1號觀測點噪聲超標較小,因圍墻內外均難以加裝聲屏障,因此將1號觀測點整面圍墻外擴。2號觀測點超標最嚴重,原因是噪聲源(高壓電抗器)在旁邊,治理方案是在高抗加裝隔聲箱體,旁邊的圍墻加裝聲屏障。其余噪聲超標點的圍墻均加裝聲屏障。施工完成后噪聲監測結果晝間最高56.2 dB(A),夜間最高48.3 dB(A),詳見表2,均滿足《聲環境質量標準》(GB3096-2008)2類標準要求。
圍墻隔聲屏障高壓、電抗器隔聲箱體
工程實踐證明,圍墻隔聲屏障、設備加裝吸隔聲箱體和外擴圍墻相結合的變電站噪聲治理方案非常有效,可在變電站噪聲治理工程中大量應用。