阳金纯，胡胜，刘海波，周建飞
(国网湖南省电力有限公司电力科学研究院，湖南长沙410007)
摘要：通过现场噪声监测调查，利用SoundPLAN软件对某半户内变电站进行实体建模，预测其水平向和垂直向的噪声分布，指出了半户内变电站布置方式在噪声防护方面存在的不足，得出了主变对周围高层建筑垂直向的噪声影响范围。对主变改造为全户内布置时的通风散热进行了分析，需额外增加风机数量，额外增加了噪声源，并需对风机进行消声处理。提出了主变采用露天布置时，可减少进风风机数量，并可进一步优化风机运行方式，降低风机噪声影响。对各种尺寸的主变进风百叶窗噪声扩散规律进行了分析，指出在满足主变散热条件下，应控制进风口尺寸越小越好。为变电站平面布局的改善及噪声治理提供参考。
关键词：SoundPLAN软件；噪声预测；噪声治理
半户内变电站内的主变压器采用露天布置,其它设备采用户内布置,整站占地面积相对较小。但由于部分主变压器距离厂界较近,衰减距离不足,噪声对周围环境的影响较大,容易引起纠纷投诉,特别是城区变电站,当其周边有高层建筑时,影响范围更广。借助SoundPLAN软件对各种噪声治理方案进行评估,预测噪声治理效果,优选经济有效的方案,已成为噪声控制设计优化的一种有效手段〔1-4〕。主变压器周边加装隔声屏障是一种常用的降噪措施,同时考虑到主变压器的通风散热,需在隔声屏障下方安装进风百叶窗和风机,而百叶窗尺寸的大小不仅影响到主变的散热效果,而且直接影响降噪效果,因此对其尺寸优化很有必要。
以某半户内变电站噪声治理为例,变电站南面为2栋高层建筑,监测布点图如图1所示。
图1 某变电站监测布点图 (1台主变)
变电站主变噪声现状监测结果见表1,变电站厂界及周围敏感点噪声监测结果见表2。
孔鸽，女，汉族，1987--，山东曲阜人，毕业于曲阜师范大学，美术学研究生，研究方向中国山水画理论与技法。现就职于齐鲁理工学院艺术学院，讲师。
表1 主变压器噪声现状监测结果 (1台主变) dB(A)
测点 1 2 3 4 5 6 7 8 9昼间测值 61.2 60.3 64.9 62.8 62.0 59.3 65.0 62.5 57.8夜间测值 61.5 60.7 64.8 64.1 61.9 61.1 62.8 63.1 55.0
表2 变电站噪声现状监测结果 (1台主变) dB(A)
19 3 57.0 0 55.0
由表1可知,主变为变电站主要噪声源,其噪声最大值为65 dB(A)。由表2可知,变电站靠主变侧站界噪声夜间值已超过 《工业企业厂界环境噪声排放标准》 (GB12348—2008)〔5〕中2类噪声标准 (昼间60 dB(A)、夜间50 dB(A))。
若考虑扩建后变电站主变总台数达2台,在不采取降噪措施的条件下,离地2.8 m高度网格噪声预测计算结果如图2所示,南面靠居民楼侧垂直向(20 m范围)噪声计算结果如图3所示。
图2 变电站网格噪声计算结果 (2台主变)
图3 变电站南侧垂直向噪声计算结果 (2台主变)
由图2和图3结果可知,在不采取降噪措施的情况下,变电站南面水平方向和垂直方向噪声均超过了 《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348—2008)中2类噪声标准限值 (昼间60 dB(A)、夜间50 dB(A)),其中垂直向20 m高度范围内均超过50 dB(A)。
若将主变改为户内布置,不仅要考虑换气次数,而且要考虑主变压器的功率损耗。一般变压器的功率损耗在1%～3%左右。变电站所在地气候背景：月均温度月份为7月份,月均最高温度为34℃。
变压器室的室内温度按照45.0℃考虑 (一般不超过45.0℃)。一般考虑发热量所计算出的空气流量与按照换气次数来考虑的空气流量,前者大于后者。基于以上情况,应按照发热量来计算空气流量,同时应乘以裕度系数。
根据 《简明通风设计手册》,通风量为：
乘以裕度系数：
因此,全户内布置变电站,若有2台主变,则每个主变压器室需考虑安装2台风量大于20 000 m3/h的风机,这种风量的风机本体噪声不
式中 V为空气流量,m3/h;Q为发热量,kW,根据GB/T6451—2015《油浸式电力变压器技术参数和要求》〔6〕,选取 Q为230 kW;ρ为空气密度,kg/m3,通常取 1.11;C为空气比热,kJ/(kg·K),通常取1.00;tn为室内允许的最高温度,℃,取45.0;tw为当地的室外通风温度,℃,取34.0。小于65 dB(A),不仅额外增加了噪声源,还给噪声治理增加了难度,且当进风风速一定时,需额外增大进风百叶窗面积,而百叶窗的隔声量为5～7 dB(A),为防止风机噪声从百叶窗透出,需考虑对风机进行消声处理。综上所述,本次噪声治理不考虑将主变改为户内布置。
考虑到变电站扩建后需要再加装1台主变,本次治理方案按2台主变压器进行设计,在主变东、西及南面加隔声屏,隔声屏底部设进风百叶窗,尺寸为1×16.5 m2,百叶窗有效进风面积按总进风面积的50%考虑,风速按4 m/s考虑,则总进风量为：
采用SPSS22.0软件进行数据处理,计数资料以率 (%)表示,采用X2检验,P<0.05为差异有统计学意义。
食心虫是苹果主要果实害虫之一，常见种类有桃小食心虫、梨小食心虫和苹小食心虫。在渭北苹果产区，食心虫危害较为广泛，易成灾。现将渭北苹果园主要食心虫种类及防治技术整理如下。
2台主变之间用防火墙隔开,主变顶部露天布置,有利于主变对流散热。通过省却或减少进风风机,优化风机启停方式减少风机对外的噪声影响。
2.3.1 噪声计算模型
变电站围墙高度2.3 m,主变高度3.5 m,主变面源尺寸按DL/T1518—2016《变电站噪声控制技术导则》〔7〕建模 (长5 m×宽4 m×高3.5 m), 隔声屏高度为11.5 m,其中南面隔声屏顶部有45°斜度的隔声屏,底部设主变进风百叶窗,主变防火墙高度4 m,主控楼高10 m,南面居民楼房高90 m,噪声计算模型如图4所示。
相比启发式算法存在精度不高的问题，采用线性数学优化方法可以寻找到全局最优解或近优解，以Marco等[9]为代表，将FPGA布局问题转化为MILP求优问题，文献[10]中首先对芯片资源和待布局逻辑功能进行建模，然后设立芯片和逻辑功能需要满足的各项约束，最后确定优化目标函数.采用该方法可以有效提高布局精度，但是由于求解时间过长，通常在待布局逻辑功能数量过大时需要设置求解器的运行时限，同时，随着FPGA芯片规模不断扩大，对其进行准确建模的难度也急剧增加.
图4 变电站噪声计算模型
2.3.2 噪声计算结果
当进风百叶窗面积为15 m2时,变电站离地2.8 m高度网格噪声预测结果如图5所示,垂直向噪声预测结果如图6所示。
⑯㊱OECD，Competitive Neutrality:A Compendium of OECD Recommendations，Guidelines and Best Practices，OECD Publishing，2012，pp．5 ～9，pp．15 ～69．
由图5可知,采取隔声措施后,厂界噪声可满足小于50 dB(A)。由图6可知,在变电站南侧围墙处高20 m的垂直断面噪声预测结果也可满足小于50 dB(A),因此本次噪声控制达到了预期目标。
图5 变电站噪声计算结果 (2.8 m高度)
图6 变电站垂直断面噪声计算结果
2.3.3 主变压器进风口百叶窗尺寸优化
分别按表3中各种百叶窗尺寸进行噪声预测分析,其中百叶窗面积为2.8 m2和7.6 m2分析预测结果分别如图7(a)和图7(b)。得到水平向和垂直向≥50 dB(A)的扩散距离见表3。
根据《政府会计制度》规定，高等学校自行研究开发项目形成的支出必须根据研究开发的两个阶段研究阶段和开发阶段分别归集在“研发支出”的两个明细科目“研究支出”“开发支出”，月末，将研发支出—研究支出”的金额转入当期费用，当自行研究开发项目完成，达到预定用途形成无形资产时，将 “研发支出—开发支出”的金额转入“无形资产”，如不能达到预定用途则转入当期费用。不能按《高等学校会计制度》规定直接计入支出费用或无形资产。
图7 不同百叶窗尺寸的噪声预测结果图
表3 不同百叶窗尺寸噪声扩散距离计算结果
方案 百叶窗尺寸/m2 横向扩散距离/m 垂直向扩散距离/m 1 7.6 9.6 15.9 2 5.6 8.3 13.6 3 4.6 7.6 12.3 4 3.6 6.8 11.0 5 2.8 6.0 9.8 6 1.7 4.5 8.6 7 0.6 2.5 5.6
由表3可知,百叶窗尺寸越大,透过百叶窗的噪声横向和垂直扩散距离越远,影响范围越广。因此在保证主变压器通风散热正常的条件下,控制百叶窗尺寸越小越好。百叶窗尺寸与噪声水平、垂直方向的扩散距离关系如图8所示。
图8 不同百叶窗面积噪声扩散距离
由图8可知,当百叶窗面积大于1.7 m2时,水平向和垂直向的噪声扩散距离随百叶窗面积呈线性关系递增,即随着进风百叶窗面积的增大,超过50 dB(A)的横向和垂直向扩散距离也增大。
2.3.4 优化进风风机启停方式
在主变周围安装热电偶温度计,通过监测空气温度控制风机的启停方式,可进一步减少进风风机对环境的影响。
1)半户内布置方式的变电站在噪声防护方面存在一定的缺陷,建议城区变电站取消半户内布置方式。
2)主变隔声屏进风百叶窗面积与噪声水平向和垂直向的扩散距离呈线性关系递增,为控制主变噪声影响,在满足主变散热的条件下,应控制进风百叶窗尺寸越小越好。
[3]湖南大学岳麓书院文化研究所编：《岳麓书院一千零一十周年纪念文集（第一卷）》，长沙：湖南人民出版社，1986年，第97页。
3)当变电站周边有高层建筑物时,垂直断面的噪声影响显著,影响高度范围为20 m左右。
参考文献
〔1〕四川省环境科学学会.四川省首届环境影响评价学术研讨会论文集 〔C〕.成都,2009.
〔2〕刘君.SoundPLAN在某变电站噪声影响及其控制措施方案的应用探讨 〔J〕.环境与发展,2018,30(4)：113,232.
〔3〕谢德嫦,安强,漆宏,等.SoundPLAN在某火电厂噪声环境影响预测评价中的应用探讨 〔J〕.环境影响评价,2015,37(4)：86-89.
〔4〕徐敏杰.燃机电厂噪声模拟时SoundPLAN声源模型的简化〔J〕.电力科技与环保,2015,31(1)：53-56.
〔5〕环境保护部.工业企业厂界环境噪声排放标准：GB12348—2008〔S〕.北京：中国标准出版社,2008.
〔6〕中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.油浸式电力变压器技术参数和要求：GB/T6451—2015〔S〕.北京：中国标准出版社,2015.
〔7〕国家能源局.变电站噪声控制技术导则：GB1518—2015〔S〕.北京：中国标准出版社,2015.
Discussion on Noise Control Measures of Semi-indoor Substation
YANG Jinchun,HU Sheng,LIU Haibo,ZHOU Jianfei
(State Grid Hunan Electric Power Company Limited Research Institute,Changsha 410007,China)
Abstract：Through on-site noise monitoring and investigation,this paper uses SoundPLAN software to model a semi-indoor substation entity,predicts its horizontal and vertical noise distribution,points out the shortcomings of the layout of semi-indoor substation in noise protection,and obtains the influence range of the main transformer on the vertical noise of surrounding highrise buildings.The ventilation and heat dissipation of the main transformer when it is transformed into a household layout are also analyzed.It is necessary to increase the number of fans,add additional noise sources and muffle the noise of fans.It is proposed that when the main transformer is arranged in the open air,the number of air intake fans can be reduced,the operation mode of the fan can be further optimized and the noise effect of the fan can be reduced.The noise diffusion law of main transformer inlet louvers of various sizes is analyzed.It is pointed out that the smaller the size of the main transformer inlet,the better.It can provide reference for the improvement of substation layout and noise control.
Key words：SoundPLAN software;noise forecast;noise control
中图分类号：TB535；X593
文献标志码：B
文章编号：1008-0198(2019)02-0044-04
doi：10.3969/j.issn.1008-0198.2019.02.011
收稿日期：2018-11-08 改回日期：2019-01-30
作者简介
根据我司的实际发展需要，我们决定把研制汽车电控发动机课程教学软硬件资源为创新研究课题，经过对参与培训教师的遴选，第一期校企合作课题研究活动我们做出以下安排(表2)。
阳金纯 (1974),男,高工,研究方向为电磁场及噪声控制技术。胡胜(1979),男,高工,研究方向为噪声与振动控制技术等。
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