智能变电站测试

“低频的嗡嗡声像是要穿透脑袋”，“严重时，能听到玻璃窗颤动的声音”，跟震颤结伴而来的，是一种声音，一种低闷的噪音———变电站噪声问题，亦是城市化前进步伐相随而来的回响，亟须环境部门、电网企业、设备制造商和相关科研机构协力面对和解决。　　随着城市化进程的加快，我国三大经济圈辐射地区出现了土地资源紧缺的现象，电力走廊受到挤压，无论是城市变电站还是郊区变电站，陆续出现了选址困难、部分在役站噪声对周边产生干涉的问题。目前我国的输变电噪声影响及控制实际生产力水平如何？城市变电站噪声的系统性控制及常态化治理该如何推进？今后变电站噪声及振动控制的发展趋势是什么？12月上旬，本报记者就此进行了走访调查。　　“不安静”的变电站　　目前大部分城市变电站存在亟须解决的噪声问题，或面临法律法规的限值要求、或须满足群众对于生活环境的敏感诉求。这就从主客观上需要电网企业采取更为行之有效的措施解决变电站噪声问题。　　初冬的北京，天黑得越来越早，车流汹涌的高架、霓虹闪烁的街角，都湮没在城市的声浪下。傍晚时分，记者跟随国网智能电网研究院的专家来到了位于朝阳区东三环的某220千伏变电站。　　记者在现场看到，这座变电站一侧临街，其他三面则被居民楼房紧紧环绕。记者目测，该变电站最近处距离居民窗户仅有20米左右。“随着北京城市发展，CBD区域寸土寸金，居民楼越建越密，渐渐把变电站都环绕起来了。”该站值守人员告诉记者，变电站承担着附近商户和居民区的供电任务，建设年代远比周边小区要早得多，但后续迁入的居民并不认可。　　站在该变电站楼顶的室外平台，记者看到，变压器四周和靠近冷却器的一侧都设置了5米左右高度的白色声屏障。走近细看，声屏障上面密密麻麻“布满了小点”。　　“面对居民的呼声,去年变电站进行了改造。包括声屏障、支撑架和施工费用共计80余万元。”国网智能电网研究院工程师樊超说，“嗡嗡”的噪声被声屏障 “内吸外隔”，解决了困扰变电站周围居民多年的噪声问题。　　目前，随着城市化进程的加快，无论是城市变电站还是郊区变电站，周边土地资源都日趋紧张，变电站周边建筑与人口密度逐步上升，变电站相邻区域声环境功能区类别迅速由3类区排放限值要求转变为2类区限值甚至1类区限值，噪声排放限值要求的提高对于变电站的噪声控制是个巨大的考验。与此同时，2014版《环境保护法》已修订通过，并将于2015年1月1日起施行。该环保法被喻为史上最严环保法，将敦促电网企业向着对环保问题零容忍的目标迈进。　　国网智能电网研究院工程师聂京凯告诉记者，目前在国内，不管是在变电站的设计还是建设过程中，均以变压器、电抗器等设备的电气性能作为优先考虑因素，而变电站的噪声主要以中低频噪声为主，这种中低频噪声波长大，衰减慢，对普通居民建筑物穿透力强，再加上噪声控制工程设计、施工、应用功能材料良莠不齐，实施的降噪效果往往与预期相差甚远。此外，目前完全满足变电站服役要求的低频吸声材料选择余地很小，这也客观造成了变电站噪声控制工程无米下锅的尴尬局面。　　此外，聂京凯强调，相关标准也并不是能够保证变电站和谐运行的充分准则，满足所在地居民实际感受，适度的提高排放、材料、验收等标准，排除将来超标的可能，降低二次治理的成本，才是噪声治理的关键所在。　　治理的困境　　我国变电站降噪治理面临材料体系不完善、降噪材料基本性能基础数据匮乏及检测能力不配套，针对地区气候特点及变电站服役特点的降噪材料匮乏，缺乏可直接应用的标准化、实用性、规范性的降噪材料、装置等。　　记者在国网智能电网研究院的 “电网环境保护与安全防护新材料新技术联合实验室”中，看到了各式各样奇形怪状的“房间”，有些墙面铺满纵横排列的尖劈，有些墙面镶嵌着大大小小的半圆，有些屋子里还堆满了器械、管道和屏幕。　　工程师肖伟民边带领记者参观，边向记者介绍这些“房间”的具体用途，它们分别是消声室、混响室、隔声室、振动试验平台等。“在这些实验室中，通过各类测试可以掌握必要的噪声频谱数据、变电站结构关键特征数据、典型材料的服役耐久性等。在调研基础上，确定材料开发目标，开发新型降噪材料、降噪结构，并完成材料的全面性能测试。”肖伟民说。　　“一方面，电网领域没有完善的针对变电站降噪材料、构件、装置的检验和评判标准可供依据。另一方面，对于材料、装置等的后续服役耐久性关注也严重不足。随着服役时间的延长，降噪材料、装置往往由于耐候性差而逐渐失效，使得变电站面临超标的危险。”聂京凯说。目前，我国城市变电站噪声主要由变压器、电抗器、电容器、母线、风机冷却设备产生，其中主变、电抗器是主要声源之一。“主变的噪声水平差距较大，ABB、西门子等产品整体噪声较国产产品要低，而东芝、日立等产品噪声水平基本与国产产品相当，噪声排放的差距主要是由于硅钢片取向质量、制造工艺、结构设计上存在的差异造成的。”聂京凯告诉记者，随着负荷的增加以及服役时间的延长，设备噪声水平还会增高。　　“国产变压器价格透明，利润微薄，且噪声要求在招标中也不是主要技术指标，没有强制的约束作为驱动，厂家也心有余而力不足，充分体现了高端电工装备制造企业的无奈。”樊超一席话，站在消声实验室里的大家愈发安静了。　　降噪将成常态化　　今后变电站降噪治理将从量体裁衣式的方式，逐步改变为成衣定制式的标准化设计方式，实施集约化管理，发挥规模优势，提高电网工程的建设和管理效率，使其能够满足大规模电网噪声控制的要求。　　北京西南部丰台区境内永定河畔，郁树翠烟，记者走进园博园110千伏变电站看到，这座小巧整洁的小楼安然静谧，与不远处的卢沟古桥遥相呼应。　　园博园变电站属于新建变电站，国网智能电网研究院通过 “系统化设计”、“多场耦合仿真模拟技术”和“微孔纤维复合吸声板”等噪声控制手段的综合运用，使该变电站建成即满足Ⅰ类声环境功能区的排放限值要求。据监测，该站昼间站界噪声排放仅为43.61分贝，是名副其实的低噪声绿色示范站。　　园博园变电站噪声控制工程的主要特色就是应用了国网智能电网研究院的一项最新研究成果———微孔纤维复合吸声板。“与传统材料相比，新材料的低频吸声性能提高2～3倍以上，在强度、耐候性方面也有无可比拟的优势。此外，新材料为环境友好型材料，与目前广泛使用的岩棉、玻璃棉等降噪材料相比，不会产生无机粉尘污染环境，具有回收再利用的环保特性。”樊超一边举着一块白色的微孔纤维吸声板小样，一边向记者介绍。　　谈到今后变电站降噪的发展趋势，聂京凯认为，随着近年来各网省公司噪声治理经费投入的逐年提升，城市变电站噪声的系统性控制也将成为常态化。　　“具体来说，噪声问题应从新建站及在役站分别对待。新建站应从规划、选址、降噪设计、降噪材料和装置的选配、降噪方案实施等综合考虑；而在役站应从噪声评估、站点实堪、降噪设计、降噪材料和装置的选配、降噪方案实施等综合考虑。”聂京凯告诉记者，目前变电站降噪措施缺乏系统性的规划，而且在治理方案上往往不考虑综合因素，仅做到头痛医头脚痛医脚，不能综合兼顾材料选用、结构匹配，改造成本也没有达到最经济的效果。　　在聂京凯看来，在变电站噪声控制领域，辅助降噪措施还将长期存在，且辅助降噪用材料、装置性能将不断得到完善和提高。而针对变电站辅助降噪的各种技术短板，变压器、电抗器等设备本体降噪材料的发展和应用将成为变电站发展的主流技术，“十三五”期间，本体降噪材料将得到充分发展和应用。于此同时，新一代有源降噪技术、基于声振信号的评估和在线监测技术、系统性降噪技术研究将逐步开展，各类降噪材料、装置相关测试、评价标准体系也会日益完善。综上所述，无论是辅助降噪、本体降噪、声振传感，均依赖材料科学的发展和进步。

随着城镇化进程的加快和人民生活水平的提高，城市用电量大幅攀升，作为城市电网支撑的变电站建设势在必行。但变电站建设往往遭到部分公众的反对，致使变电站建设缓慢，甚至更换地址，严重影响了电力的供应，干扰了人们的生活，有的还造成巨大经济损失。 我们本身都生活在一个被电磁波包围的环境中，电磁波无处不在，如天然的雷电、地震、宇宙辐射、太阳黑子活动等均能产生电磁辐射。还有现在的电视广播、移动通讯、家用电器等在使用时，也都产生电磁辐射。因此，公众不必对220kV变电站的电磁辐射危害的过于担心。我们呼吁公众要正确对待此类项目的建设。 目前世界卫生组织(WHO)和国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)均认为现有证据无法证明低频电磁场对人类健康具有影响。我国环境影响评价中所采用的工频电场、工频磁感应强度推荐标准限值也严于大多数国家和国际组织的推荐限值，能够满足公众对电磁安全方面的要求。加之现在城市内高压变电站建设基本上都是建在室内，对电磁辐射有很好的屏蔽作用，可以认为高压变电站电磁辐射不会对人体遭成伤害。