摘 要

本次毕业设计主要是对武汉市积玉桥110 kV变电站的噪声治理工程进行初步设计。在现阶段，我国的经济自改革开放后急速增长，导致城市电力系统也迅速发展，同时居民对用电的需求也越来越大，因此越来越多的变电站出现在日常生活中。而城市用电量的显著增加，也使得变电站必须靠近居民用电负荷中心才能满足居民高负荷的用电需求。因此变电站产生的噪声也会对附近居民造成较大的影响。

变电站产生的噪声的噪声源主要来自变压器的振动和冷却设备的振动产生的噪声。目前主要的处理方法有噪声源控制、噪声传播途径的控制和接收者控制。其中在我国目前应用最广泛的方式是噪声传播途径的控制。

本论文分为设计说明书和噪声控制设计图纸两部分。对主要工艺和处理材料进行了详细的说明和计算，完成了变电站的初步治理设计方案，并对整个设计进行了简单的概预算。

关键词：变电站，声压级，声屏障，隔声罩

Abstract

This graduation design is mainly a preliminary design of the noise control project of a 110 kV substation in Jiyuqiao of Wuhan.At the present stage, the economy of our country grows rapidly after the reform and opening up, which leads to the rapid development of the urban electricity system.The demand of the residents for electricity is also increasingat the same time, so there are more and more substations built in our daily life. And with the remarkable increase of urban electricity consumption, the substations have to be close to the residential load center in order to meet the high load demand of the residents. Therefore, the noise generated by substations will also have a great impact on nearby residents.

The source of the noise generated by substation mainly comes from the vibration of the transformer and the vibration of the cooling equipment. At present, the main processing methods of the noise generated by the substations are the noise source control, the noise propagation control and the receiver control. The most widely used process in our country is the noise propagation control.

This paper is divided into two parts: design specification and noise control design drawing. I explain and calculate the main processes and processing materials in detail, and then complete the preliminary treatment design scheme of the substation, and finally make a simple budget estimate for the whole design.

Key Words: Substation, Sound pressure level, Acoustic barrier, Acoustic shield

目录

1 噪声处理基本概况 1

1.1 国内外现状分析 1

1.1.1 国外现状分析 1

1.1.2 国内现状分析 1

1.2 噪声处理方法现状 2

1.2.1 噪声源控制 2

1.2.2 噪声传播途径控制 2

1.2.3 接收者控制 3

1.3 主要测量技术 3

2 概述 4

2.1 工程概况 4

2.2 设计任务 7

2.3 设计内容和成果 7

2.3.1 设计内容 7

2.3.2 设计成果 7

2.4 设计依据 8

2.4.1 设计采用的相关标准和规范 8

2.4.2 相关技术资料 8

2.5 城市概况 8

3 噪声处理方案分析 9

3.1 变电站噪声分析 9

3.2 项目可选的技术方案 15

3.2.1 安装声屏障 15

3.2.2 隔声罩和声屏障同时使用 17

3.2.3 封闭式隔声间 19

3.2.4 可选方案比选 20

3.2.5 相关设计计算 20

3.2.5.1 隔声屏障设计计算 20

3.2.5.2 隔声罩设计计算 21

3.2.5.3 降噪效果计算 21

3.2.5.4 消声百叶计算 25

3.2.6 噪声模拟预测 26

4 推荐技术方案的设备分析 28

4.1 声屏障/隔声罩 28

4.1.1 铝板吸声材料 28

4.1.2 岩板吸声材料 28

4.1.3 PC板吸声材料 28

4.2 钢板隔声门 29

4.3 进风消声器 29

4.4 矩阵式消声柱 30

5 工程概算 31

5.1 概算编制依据及主要技术资料 31

5.2 工程概况 31

5.3 编制方法 31

5.4 工程概算 31

6 结论 36

参考文献 37

致谢 39

附件：设计图纸目录 40

设计说明书

1噪声处理基本概况

1.1国内外现状分析

1.1.1国外现状分析

目前美国、日本、德国等国家主要在控制噪声源方面进行研究。这些国家尤其关注于主变压器的振动机理以及一些降噪措施等方面的研究。此外一些数学模型和模拟计算的软件也作为应用工具之一广泛出现在对噪声的研究当中。

1.1.1.1铁心采取的技术措施

根据美日德等国家的研究，主变压器的噪声大小主要由铁心的硅钢片的磁致伸缩率大小决定。目前主要以以下几种方式降低硅钢片的磁致伸缩：（1）通过激光照射等方法提高硅钢片结晶方位的完整度，从而减小磁致伸缩；（2）通过降低铁心的额定工作磁密度来减小磁致伸缩；（3）通过改变铁心的尺寸来减小磁致伸缩；（4）使用精密度更高的机器剪切硅钢片，避免精密度差的机器在剪切过程中对磁致伸缩造成的不良影响。

1.1.1.2冷却装置的降噪措施

根据日本、美国等国的研究表明，冷却风扇的噪声主要是风扇的叶片旋转产生。目前降低冷却风扇噪声的方式主要是降低叶片转速或者改变叶片形状。

散热器的噪声主要来自变压器振动的传播，目前最有效的解决方案时安装防振接头来阻截噪声的传播。

1.1.2国内现状分析

我国目前也对变电站的噪声处理做了大量研究，主要以噪声传播途径的控制为主要的研究方向。目前我国采取的主要措施是安装声屏障和安装隔声罩。

目前国内已经研究出了多种吸声和隔声材料用于声屏障和隔声罩，其中以铝板吸声材料、岩板吸声材料和PC板吸声材料最为普遍。

目前我国大部分的变电站都采用了控制噪声传播途径的方式进行噪声处理。例如湖北渔峡口500 kV开关站，就主要采用了声屏障和隔声罩进行噪声处理。该厂在超标围墙内设置隔声屏障，屏障高7m，长度为150m，设计屏障板板厚不小于150mm，可以阻隔至少20 dB(A)的噪声量。同时在每个变压器周围都安装了9m×7.2m×7m隔声罩，两种措施组合起来至少可以阻截40 dB(A)的噪声量，处理效果十分明显。

1.2噪声处理方法现状

目前国内外变电站噪声处理主要有以下三种处理方法，分别为噪声源控制、噪声传播途径的控制和对接收者的控制。

1.2.1噪声源控制

变电站最主要的噪声源就是主变压器的振动，因此所谓噪声源控制就是对主变压器进行改进或更换，将主变压器换成噪声源强更小的电气设备，例如采用高导磁硅钢片、改进叠装工艺、严格控制铁芯尺寸、增加减震层等。而对于变电站的另一个噪声源，也就是主变压器的冷却设备的振动，现在出现了一种新型的变压器—自冷式散热变压器，可以显著降低主变压器冷却设备振动时的噪声。

1.2.2噪声传播途径的控制

目前普遍使用的控制噪声传播途径的方式有声屏障和隔声罩。

1. 声屏障

所谓声屏障一般安装在变电站外围，用吸声、隔声材料制成的屏障。变压器振动产生的噪声遇到声屏障时，要么被声屏障吸收，要么遇声屏障反射，可以使噪声声压级显著降低。在声屏障的使用中通常将声屏障的高度设置得略高于变电站的高度，原因是为了更好阻截噪声的传播。

1. 隔声罩

制作隔声罩的材料和声屏障相近，都是吸声和隔声材料。和声屏障不同的是隔声罩一般安装在主变压器的四周，用隔声罩将主变压器完全密封，使噪声无法穿透密封罩到达外界，以达到降低噪声的目的。

在隔声罩的实际使用中，由于主变压器在长时间高强度使用中需要进行频繁的更换和扩容，所有隔声罩均采用模块化可拆卸结构，以保证重复拆卸不变形。隔声罩的材料一般普遍具有极强的防雨防腐性。而为了保证噪声控制效果，一般要求隔声罩各频段平均吸声系数达到0.8，隔声量达到35dB，优选价格适当、安全系数高、耐腐蚀能力强、使用寿命长的环保型隔声罩材料。采用最经济的方式来处理噪声，避免变电站噪声的过度处理。

1.2.3接收者控制

若前两种方式依旧无法有效对变电站噪声进行控制，此时需要对接收者，也就是附近居民采取适当的保护措施，目前主要的保护措施有安装隔声窗和隔声墙。

1.3 主要测量技术

（1）等效A声级

等效A声级是指在声场的某个位置上，用某一段时间内能量平均的方法，将间歇暴露的几个不同A声级噪声，用这样一个A声级来表示该段时间的噪声大小。

等效A声级能够较好反映人耳对起伏或者不连续的噪声的强度与频率的主观感受，它是一个用来表达随时间变化的噪声的等效量，用平均声能来描述瞬时变化的声能。

测量等效A声级时通常用声级计来表示，在适当的时间里，记录升级随时间的变化。声级计在测量时通常用fast(快)和slow(慢)两档来描述，通常使用slow档。测量时时间间隔取2~2.5秒，而在测量数分钟以上的噪声变化时，时间间隔应为5秒左右。

（2）频谱分析

频谱分析是指将一种复杂信号分解为简单信号的技术，找出一个信号在不同

频率下的信息的做法即为频谱分析。

频谱分析可以对整个信号进行，也可以将信号分为几段再针对各段的信号进行频谱分析。周期函数和傅里叶变换分别用来考虑一个周期或多个周期的信号的频谱分析。目前大部分仪器和软件都能用快速傅里叶变换来产生频谱的信号，快速傅里叶变换是一种针对采样信号计算离散傅里叶变换的数学工具，可以近似傅里叶变换的结果。

2概述

2.1工程概况

武汉市位于中国中部地区，是中国的枢纽城市。全市下辖13个区，拥有常住人口1108.1万人，其中，积玉桥位于武汉市武昌区，属于武汉的其中一个主城区，因此此城区较为拥挤。而积玉桥更是靠近江边，十分拥挤，因此为了满足积玉桥居民用电的高负荷，积玉桥变电站的选址只能选在居民小区附近，因此变电站产生的噪声会对附近小区的居民造成极大的影响。如果变电站的噪声问题不解决，附近居民的生活起居都将受到影响，从而会影响到武汉市的城市形象。而且变电站的噪声还会影响到附近居民的休息，使居民们不能全身心投入到工作当中，影响我国的经济和社会建设。因此解决积玉桥变电站噪声刻不容缓。

积玉桥110 kV变电站始建于1997年，位于武昌凤凰世纪家园小区的旁边，西侧和该小区共用一个围墙，北侧则与友谊国际沙湖花园共用一个围墙。本变电站的变压器采用户外露天布置，四周无任何遮挡物。变压器的西侧是一个普通钢板门，东、南、北侧则是三个高约6米的砖墙。最靠近居民区的变压器距离居民区大约15米，且只有一扇铁门隔开。目前该变电站共投入使用的主变压器有2台，还有1台待扩建。目前积玉桥主变压器的状况见表1-1。

目前积玉桥变电站正在进行某些设备的改建，与变电站产生的噪声一起，更加严重影响了周边居民的休息和日常生活。因此必须在不影响积玉桥变电站的工作的情况下尽快解决积玉桥变电站的噪声问题。

表1-1 积玉桥110 kV变电站主变压器情况一览

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图1-1 积玉桥110 kV变电站地理位置图

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图1-2 积玉桥110 kV变电站平面示意图

图1-3 变电站与西侧小区共用围墙图

图1-4 变电站与北侧小区共用围墙图

图1-5 变电配电楼图

2.2设计任务

以武汉市某110kV变电站的噪声治理为主要目标进行初步设计，进行国内外类似项目调研、现场噪声情况监测、预测及方案比选，撰写设计说明书、绘制主要噪声控制设施图纸，并进行概算书编制。

2.3设计内容和成果

2.3.1设计内容

（1）通过对变电站各处噪声的测定和国内有关噪声处理技术和规范基础

上，确定噪声处理方案；

（2）对方案中应用的吸声隔声材料进行说明，吸声量隔声量的计算。

2.3.2设计成果

1. 按照任务书要求，提交12000字以上的噪声治理初步设计方案；
2. 相关图纸。

2.4 设计依据

2.4.1 设计采用的相关标准和规范

（1）《声环境质量标准》(GB3096-2008)

（2）《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)

（3）《工业企业噪声控制设计规范》(GB/T50087-2013)

（4）《声学噪声源声功率级的测定》(GB6881)

（5）《电力变压器第10部分：声级测定》(GB/T1094.10-2003)

（6）《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》(GB/T 2888-2008)

（7）《建筑隔声测量规范》 (GBJ75-84)

（8）《声屏障声学设计和测量规范》（HJ/T90-2004）

（9）《30～110kV 变电所设计规范》(GB50059-92)

（10）《电力建设施工及验收技术规范》(SDJ69-1987)

（11）《一般用途轴流风机技术条件》(JB/T10562-2006)

2.4.2 相关技术资料

（1）《国家电网公司电力安全工作规程（变电站和发电厂电气部分）》

（2）现场勘测数据及同类工程技术数据

2.5 城市（或区域）概况

本次毕业设计的任务是对湖北省武汉市武昌区积玉桥110 kV变电站产生的噪声进行处理。

武汉，简称“汉”，别称“江城”，是湖北省省会 ，中国中部地区最大都市及唯一的副省级城市。武汉地处江汉平原东部。世界第三大河长江及其最大支流汉水横贯市境中央，将武汉城区一分为三，形成了武昌、汉口、汉阳三镇隔江鼎立的格局。全市现辖13个城区，3个国家级开发区，面积8467平方公里，境内江河纵横、湖港交织，上百座大小山峦，166个湖泊座落其间，水域面积，占全市面积四分之一，构成了极具特色的滨江滨湖水域生态环境。

武汉市位于东经113°41′-115°05′，北纬29°58′-31°22′，最东端位于新洲区徐古镇将军山村，最西端位于蔡甸区侏儒街国光村，最南端位于江夏区湖泗街道均堡村，最北端位于黄陂区蔡店街道李冲村，被誉为中国经济地理的“心脏”

3噪声处理方案分析

3.1变电站噪声分析

2019年4月，我在积玉桥110 kV变电站实地测量噪声声压级，利用频谱仪对现场声环境进行测量。本次测量的布点共有13个点，包含了主变压器侧、居民区侧、办公大楼侧和钢板门内外，综合反映了该变电站的噪声水平，具体测点位置如图3-1所示：

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