（环境科学专业论文）变电站噪声人体主观感受及其声调控方法研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 英文摘要 a b s t r a c t w em o n i t o 脚锄ds 砌p l c dt t l en o i s eo f1 l0 k v ，2 2 0 l ( v 锄d5 0 0 k vs u b s t a t i o n t h e n ， w ea n a l y z e d 曲e 缸at 0o b t a i nt h ea w e i g h t e ds o u n dp o w e rl e v e i 犯、j i ，a ) a n d l e c h a m c t e r i s t i c so ft i n l ed o m a i n ，s p e c t r a l 勰da n c n u a t i o n t h er c s u l t so fs u b s t a t i o nn o i s e 啪p m v i d ea c o u s t i cp a | 阳棚e t e 搭向rp r e d i c t i n g 加dc o n 仃o l l i n gt h es u b s t a t i o nn o i w ee s t a b l i s h e dam e t h o do fp r e d i c t i n gt h es u b 咖i o nn o i s eb 勰e do nc a d n a a s o f t 、) ，a r e w et h i n kt 1 1 em a i n 彻s f o m e rf - 0 rf i v es u r f a c e 卸dm o d e l e dt h em e t h o d 觚c o l r d i n gt h ea c t u a in o i s eo f s u b s t a t i o n d i f f e r c n tl e v e l so ft h em a i n 咖s f o 册e rn o i v o l t a g ei ss 踟p l e db yt h em a i n c h 锄g e i nt h ep m c e s so fa c t u a ln o i s ca 戗舳u 撕o ns o u n ds 锄p l e s ，s o u n ds 锄p l e sc a 耐e d o u t u s i n gm eh u m 锄s u b j e c t i v e 锄o y a n c ee v a l u a t i o ne x p 嘶m e n t s ，w e r eu s e d s e m 卸t i c s u b d i v i s i o n 锄ds c o 他as 锄p l eo ft h es o 咖dc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n ，廿l em a i nc h 锄g e h 嬲b c c n l en o i s eo fh u m 锄s u b j e c t i v e 佗s p o n s ec u r v e ( i n c l u d i n gt h eh i 曲o f 卸n o y 柚c e 扑d 虮 u b l et 量l ea v e r a g cr a t cc u r v ec u r v e ) 觚dt h em a i n 舰n s f 0 咖e rn o i 锄n o y 锄c e n l r e s h o l d ，锄dt h e np r 0 1 ) 0 s c das 0 帅de n v i r o n m e n ti nd i 疗爸r e i l tf u n c t i a la r c 私o ft l l e s u b s t a t i o np l 鲫tn o i s ee m i s s i o nc o n t m lb o u n d a 巧r e c o m m e n d e dl i m i t s m a i n 位蛐s f o m e ru s i n g 叭i f i c i a ln o i s es 锄p l i n g ，e d i t i n g ，s o u n dc o n 臼o im e t h o d s u s i n gd i f 诧r ts 锄p l e so f m eo r i g i n a ls o u n dc o n t r o l ，l eu s eo fp a i r e dc o m p a r i s o nm e t h o d f o rs o u n ds 锄p i e s 锄dc o n 们ls 枷p l e so ft h eo r i g i n a ls o 明d 卸n o y 卸c et 0c a 丌yo u t s u 场e c t i v ee v a l u a t i o ne x p e r i m e n t s ，t h em a i nt 瑚s f o 眦e rs u b s t a t i o nt 0b er e d u c e d o u s t i c n o i s ec o n 臼o lm e 廿l o d sp r o p o s e ds u b s t a t i o nm a i nm m s f o m e rt 0r e d u c et h es u 巧e c t i v e 锄n o y a n c eo fn o i s es o u n d 矾j u s 臼t l e n tm e 嬲u r c s k 呵 w o r d s ：s u b 触i o n们n s f o 彻e rn o i s c ； s o u n c c i n t e n s 时 锄da c o u s t i c s c h a r a c t e r i s t i c s ；p d i c t i n gm e t h o d ；s u b j e c t i v ea n n o y 肌c e ；s o u n da d j u s t m e n t l v 浙江大学硕士学位论文致谢 致谢 时光如水，光阴似箭，不经意间两年半的研究生生涯已逼近尾声。蓦然回首， 内心顿生些许感概，既有离别浙大的不舍，亦有告别学生时代的怅然。两年半来， 我为自己是浙大学子而自豪，为能在浙大深造而欣慰。浙大浓郁的学术气息，积极 自由的求是学风，优美宁静的校园，无一不深深地印在了我的脑海。这里的记忆， 总是与美好相伴，定会让我永生难忘。感谢浙大! 能成为翟国庆老师的学生是我研究生阶段的最大幸运。翟老师作为我的导师， 在科研上给予了我谆谆善诱的指导，在工作上给予了我不厌其烦的教育，在生活上 给予了我无微不至的关怀。同时，翟老师雷厉风行的工作作风，恭敬谦逊的处世原 则，一丝不苟的生活态度，沉稳自信的乐观性格无一不深深地感染着我，为我未来 的成长树立了榜样。翟老师，我将永生不忘您在我人生遭遇重大挫折时给予我的关 怀和帮助，也将永生铭记您在我工作就业上对我的关心和指导。真心地感谢您! 感谢为我们实验室付出了莫大心血的潘仲麟教授和张邦俊教授，您们严谨的治 学态度、渊博的学识、乐观的心态，皆让我受益匪浅，并将终生受用。在此，特向 您们致以我最诚挚的敬意和感谢! 同时，感谢施祥老师对我学习和生活的提点，您 心忧天下、关心民众疾苦的善心永远值得我学习。 感谢环境物理实验室的可爱同胞们! 感谢读研以来给予我莫大关怀与鼓励的李争 光、贾丽、孙修铭、周兵、柳小毅等师兄师姐；感谢曾经给与我帮助，带给我快乐 的林旗力、徐婧、苏兰、贺玲姣、周茜茜、方玲等同门师兄弟姐妹! 有了你们，我 才拥有了幸福和温馨。特别感谢在毕业论文实验过程中付出了很大心血的李争光、 周兵、林旗力及贺玲姣四位，因你们的密切配合和全力支持，我的实验才得以顺利 完成。在此，再次对所有给予过我帮助和支持的同学、朋友表示深深地感谢! 最后，衷心地感谢默默支持我的家人和朋友，是他们在精神上给予我的极大理解、 安慰和支持，才使我顺利完成研究生学业，谢谢你们! 郑明 2 0 1 2 年1 月 浙大紫金港 浙江大学硕士学位论文第1 章引言 第1 章引言 1 1立题背景 变电站是重要的电力中转场所，作为输变电的主要设施，是电网不可分割的一 部分。一方面，随着现代工业的发展，城市化进程的加快，电力负荷不断攀升，新 建或扩建的变电站数量不断增加；另一方面，随着社会进步，环境法律、法规的完 善和人们环境意识的不断提高，变电站噪声扰民及投诉事件急剧增多。变电站噪声 对受声者的实际影响及其控制方法备受公众和社会关注。 文献检索表明，目前我国对变电站噪声源强、时域特性、频谱特性及衰减模式 等方面的系统调查研究不多，对变电站噪声人体主观感受及其声调控方法的研究基 本未见报道。 为深入了解掌握变电站主变运行时的噪声源强、时域特性、频谱特性及衰减模 式，课题组分别于2 0 1 1 年3 月1 8 日、4 月6 日及4 月2 0 日对浙江萧山1 1 0 k v 群建 变电所、浙江萧山2 2 0 k v 红垦变电所、浙江嘉兴5 0 0 k v 海宁变电站的主变噪声开展 了调查监测采样，结合文献检索和调研，对变电站主变噪声源强、时域特性、频谱 特性及衰减模式开展了分析研究，在此基础上，对变电站噪声人体主观感受及其声 调控方法开展了实验研究，并推荐给出了变电站噪声排放限值。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 变电站主要噪声源及特性 变电站一般由变压器、开关室、控制室等组成。变电站的主要噪声来源是变压 器，包括变压器本体运行时由于铁心硅钢片的磁致伸缩现象产生的电磁噪声【1 1 以及冷 却风扇、油泵等冷却设备运行时产生的气流噪声和机械噪声。 变压器噪声由变压器本体和冷却装置等多种声源叠加产生【2 1 。变压器噪声水平在 6 5 d b ( a 卜8 8 d b ( a ) 之间。变压器本体电磁噪声属低频噪声，一般低于5 0 0 h 0 3 1 ；风冷 机械噪声属中高频噪声，对噪声值贡献最大的频率为l k h z 和2 k h z 【4 1 。 除此之外，变压器噪声还具有音调特性。变压器本体噪声组成了一系列音调。 变压器的辐射场可以用1 0 0 h z 及其前几个协频充分表示出来，但峰值在基频l o o h z 处【5 1 。 由此看来，低频特性和音调特性是变电站噪声最主要的特征。变电站噪声的这 浙江大学硕士学位论文第l 章引言 些特征导致其听起来非常单调，可能是加剧变电站噪声烦恼程度的重要因素。 1 2 2 低频噪声心理效应 1 9 7 8 年，b r o n e r l 6 1 对低频噪声的心理效应进行了研究，他发现主观烦恼 ( a 衄o y 锄c e ) 比响度( l o u d n e s s ) 与噪度( n o i s i n e s s ) 等更适于描述低频噪声引起 的心理效应。跟响度与噪度不同，主观烦恼涉及到多方面的因素，不但与受声者的 个人感受有关，而且可能与其所处的社会环境因素等也有关【7 ，引。1 9 9 9 年，g u s k i 【9 】 对影响主观烦恼的因素进行了总结，表明噪声能够对交流、睡眠、行为等行为产生 干扰，并导致主观烦恼。 1 9 7 8 年，b r o n e r 和l c v e n t h a l l l i q 以1 0 种低频噪声为声源，测量了2 0 个被试者 的个人烦恼函数。在研究中，他们把心理生理学函数假设为一个简单的能量函数， 如公式1 1 ： 缈2 胎 ( 1 1 ) 式中，少为心理生理学评价量，为刺激强度，声为主观显著指数。研究表明， 个体指数的范围在0 0 4 5 o 4 之问。 1 9 8 7 年，m g l l e r l l l l 研究了频率为4 h z 、8 h z 、1 6 h z 、3 1 5 h z 及1 0 0 0 h z 纯音的等 烦恼度曲线，其得到的结果见图1 1 ，其中，竖轴为依照1 5 0 m m 长的直线轴上标记 得到的主观烦恼度。低频声维持在一个较高的声级时才听得到，一旦可被听到，其 烦恼度将随着声压级的上升迅速增大。从图1 1 可看出，当主观烦恼度从0 增至1 5 0 ， 4 h z 的纯音声压级上升范围为l o d b ，8 h z 和1 6 h z 的纯音为2 0 d b ，3 1 5 h z 为4 0 d b 。 而作为对照的1 0 0 0 h z 纯音，其上升范围为6 0 d b 。 浙江大学硕士学位论文第l 章引言 i u 憾 埋 警 赘 州 声压级【扭) 图1 1 主观烦恼影响因素关系 f 嘻l - lr e h t i 蚰s h i pb e 锕ns u b j e c 6 v ea n y a n c e 矗c t o 幅 1 9 8 5 年，p e r s s o n 【1 2 1 等对峰值所在频率分别为2 5 0 h z 和1 0 0 h z 的2 种窄带噪声进 行了研究，结果发现，在等a 声级情况下，频率较低的窄带声的主观烦恼明显高于 频率较高者。随后，他们又采用宽带噪声进行了相关研究b ，提出a 声级低估了 频率低于2 0 0 h z 的噪声主观烦恼。 除了主观烦恼度，舒适度【1 5 1 ，( p l 黝t n e s s ) 、可接受度【1 6 1 ( a c c e p t a b l e ) 、干扰 度【17 】( d i s t u r b 卸c e ) 等都曾被用于低频噪声主观感受的实验室研究，但影响不大。 此外，一些学者也尝试了利用认知心理学的方法研究低频噪声的心理效应，并在实 验中发现，低频噪声可对多种认知任务产生影响，尤其是注意力任务l 埽】。 变电站主变噪声也属低频噪声，a l a y r a c 等【1 9 1 对变压器噪声的人体主观烦恼度做 了实验研究，并研究了烦恼度与声学参量的关系，认为氏1 ，3 咄l h z 是合适的具有统 计学意义的烦恼度指数。 本研究将通过变电站人体主观烦恼实验，深入探讨变电站主变噪声的主观烦恼 问题。 1 2 3 声调控方法 声调控是指通过改变声音的频谱特性来改善声品质的方法。b i a u e r t 曾给出声品质 的完整定义：“声品质是在特定的技术目标或任务内涵中声音的适宜性。声品质定义 中的声并不是指声波这样一个物理事件，而是指人耳的听觉感知，品质是指 由人耳对声音事件的听觉感知过程，并最终做出的主观判断。”1 2 0 】 阿s u r 0s k i 等研究了对办公室谈话声的掩蔽2 1 1 。一般在办公室中要掩蔽有意义 3 渐江大学硕士学位论文第l 章引言 谈话声，有背景音乐( b g m ) 和背景噪声( b g n ) 两种方法。背景音乐因其本身有 意义，会造成新的干扰；5 倍频程宽的限带粉红噪声对掩蔽有意义谈话最有效。要掩 蔽低的有意义谈话声，需要高一些的无意义掩蔽声。翟国庆2 2 1 等通过往热泵机组通 过结构传播至室内的低频噪声中叠加不同强度的粉红噪声、调频纯音或自然声，并 使用成对比较法对不同掩蔽声掩蔽低频噪声的效果进行了研究。结果表明，叠加 1 5 - 2 5 d b 的2 5 0 1 0 0 0 h z 粉红噪声，或者1 5 d b 中心频率2 0 0 0 h z 调制频率1 0 h z 的调 频纯音后，样本的主观烦恼度有所降低。此外，有研究表明，利用与被掩蔽噪声频 率接近的噪声作为掩蔽声效果最好【2 3 1 。另一方面，有研究表明，提高噪声中2 5 0 6 3 0 h z 倍频程范围内的频率成分有利于改善噪声的主观感受1 2 4 1 。 j i n 【2 5 】等通过改变空调噪声的频谱，试图改善室内声学舒适度。研究发现，人们 更加偏好于不含有调成分的声音；无论是否含有有调成分，评价者更喜欢在 2 5 0 6 3 0 h z 有较大能量的声音；统计学规律表明，音调和波动强度对声品质有着重大 的影响。同时，山d 咖m 1 2 叼的研究也表明含音调成分的比不合音调的噪声更让人烦 恼。 另一方面，频谱平衡在影响声音的主观感受方面也有重要作用【2 7 。2 引。g e n e l l 【2 9 】 的研究表明，适合的频谱平衡可以对主观反应起到积极的作用。并且人们普遍对自 然声比较偏爱，特别是风声、水流声等。j e 叩【3 0 1 认为水流声是改变声品质及声景观 的最好选择。 变压器本体噪声具有低频特性及有调特性，因此可针对变压器噪声特性改变其 频谱，以达到改善人体主观感受的目的。 1 3 研究内容 1 、变电站噪声源强及特性研究 选取实际运行的1 1 0 k v 。2 2 0 k v 及5 0 0 k v 典型变电站的主变噪声开展调查、监 测及采样，并对测量数据和采样文件进行统计分析，确定变电站主变噪声源强、时 域特性、频谱特性及其衰减特性。 2 、变电站噪声影响预测 根据实际监测和采样得到的变电站主变噪声源强及频谱，将各面源参数主变视 为一个平行于地面的面声源及四个侧面的垂直面声源，给出一种基于c a d n 以软件 准确预测变电站主变噪声影响的预测方法。 4 淅江大学硕士学位论文第1 章引言 3 、变电站噪声人体主观评价实验 对不同电压等级的主交噪声进行采样，得到主变噪声衰减过程中的实际声样本， 利用该声样本开展人体主观烦恼度评价实验，分别采用语义细分法和评分法对声样 本进行综合评价，拟得到主变噪声人体主观反应曲线( 包括高烦恼率曲线和烦恼度 平均值曲线) 及主变噪声烦恼阈值，并据此提出位于不同声环境功能区的变电站厂 界噪声排放控制建议限值。 4 、变电站噪声主观烦恼声调控技术研究 利用人工头对主变噪声进行采样、剪辑，采用不同的声调控方法对原始声样本 进行调控，运用成对比较法对调控声样本和原始声样本开展主观烦恼度评价实验， 拟得到降低变电站主变噪声的声调控方法，并提出降低变电站主变噪声主观烦恼的 声调控措施。 淅江大学硕士学位论文第2 章实验设计 第2 章变电站噪声监测采样 2 1监测采样方法 2 1 1测点布置 l 、源强 根据电力变压器第1 0 部分：声级测定( g b t1 0 9 4 1 0 2 0 0 3 ) ，并结合各 变电站实际地形，布置主变噪声源强及噪声衰减监测点和采样点。 ( ( 电力变压器第l o 部分：声级测定( g b 厂r1 0 9 4 1 0 一2 0 0 3 ) 中规定，带或 不带冷却设备的变压器，基准发射面是指一条围绕变压器的弦线轮廓线，从箱盖顶 部垂直移动到箱底所形成的平面。在设备投入运行条件下进行声级测量时，规定的 轮廓线应距基准发射面2 m 。 对于油箱高度小于2 5 m 的变压器，规定轮廓线应位于油箱高度l 2 的水平面上， 对于油箱高度为2 5 m 及以上的变压器，应有两个轮廓线，分别位于油箱高度l ，3 处 和2 3 处的水平面上，但若由于安全的原因，则选择位于油箱高度更低处的轮廓线。 图2 1 测量变压器声功率级时的传声器典型位置示意图 f i 蛋2 1 a g 阳mo f t h et y p i c a ip o s 砸o no f 山em i c m p h o n ew h e nm e 嬲u r i n gt 仡n s f o r m e r d p o w e rk v e i 6 浙江大学硕士学位论文第2 章实验设计 2 、衰减 各变电站衰减测点布置图见下表2 1 表2 1 各变电站主变噪声衰减监测及采样点位布置情况 t a b k2 - lt h e 呦i nt r a n s f o 珊e r 肿i s ea n e n u a t i o nm o n i t o r i n ga n d p b 虻e m e n to fs a m p u n gp o i n t s - md i 仃e 咒n ts u 搬a 伽n 2 1 2 监测采样仪器及项目 采用杭州爱华仪器有限公司生产的噪声统计分析仪a w a 6 2 9 l 对各测点噪声进 行监测，采用h e a da l o u s t i c s 公司生产的人工头声品质及回放测试系统0 9 0 0 5 4 8 x 和 l d s 四通道动态分析仪对噪声进行采样。监测项目为主变运行时各测点l o s 的佃 和a l n 访。采样项目为主变运行时各测点的声样本。同时记录温、湿度等气象数据。 2 2监测采样结果分析 2 - 2 1 变电站主交噪声源强 变电站主变声功率级的计算分三个步骤： ( 1 ) 测量表面面积的计算 以平方米( m 2 ) 表示的测量表面面积s ，按式2 1 计算： s = ( 办+ 2 ) 乙 2 - l 式中： j 卜一变压器油箱高度或包括风扇在内的冷却设备高度，m ； ，n 广规定轮廓线的周长，m ； 2 测量距离，m 。 ( 2 ) 表面声压级的计算 7 浙江大学硕士学位论文第2 章实验设计 a 计权表面声压级i 应以a 计权声压级的实测值三删，按式2 2 计算： 和魄黯o o 叶k 式中： 如a 计权表面声压级，d b ，基准声压2 0 “p a ； 三朋，第i 测点上的a 计权声压级，d b ，基准声压2 0 p a ； 肛一测点总数： 怨考虑到反射声影响的环境修正值，d b ( 3 ) 声功率级的计算 被测设备的a 计权声功率级厶剃由2 - 3 计算： 锄= 瓦删喑 式中： a 计权声功率级，d b ，基准声功率l p w ( 1 0 m w ) ； s 一一测量表面面积，m 2 ，基准表面面积瓯= 1 m 2 。 2 2 表2 - 2 各变电站主交噪声源强 1 h b i e2 - 2t h e 蛐u 代es t 化n g t ho fm a i nt 暇n s f o m e rn o i s ei nd i 仃e 他n ts u b s t a “o n s 由表2 - 2 可知，1 1 0 k v 群建变l 号主变a 计权表面声压级上削约为5 3 d b ，a 计 淅江大学硕士学位论文第2 章实验设计 权声功率级锄约为7 6 d b ，且三a 。q 和a l n i i i 相差不大，说明监测采样时背景噪声较小， 可忽略。 2 2 0 k v 红垦交在风扇未开时a 计权表面声压级如约为6 3 倘3 7 d b ，a 计权声 功率级约为8 7 3 8 7 6 d b ，风扇开启时a 计权表面声压级毛约为6 4 “5 2d b ， a 计权声功率级厶删约为8 8 3 8 9 1 d b 。风扇开启和未开启时a 计权表面声压级如相 差约1 1 5 d b ，a 计权声功率级也相差约1 o 1 5 d b ，根据声叠加原理估算得风 扇噪声a 计权声功率级约为8 1 9 8 3 6 d b ，比主变噪声a 计权声功率级小3 7 5 7 d b 。 5 0 0 k v 海宁变3 号主变c 相在风扇未开时a 计权表面声压级如约为6 6 6 8 d b ，a 计权声功率级锄约为9 1 1 9 1 3 d b ，风扇开启时a 计权表面声压级b 约为 7 0 弦7 1 3 d b ，a 计权声功率级约为9 5 和9 5 8 d b 。风扇开启和未开时a 计权声功 率级相差约4 3 4 5 d b ，根据声叠加原理估算得风扇噪声a 计权声功率级为 9 3 4 9 3 9 d b ，比主变噪声a 计权声功率级大2 3 也6 d b 。 2 2 2 变电站噪声时域特性 图2 2 图2 _ 4 分别给出了l l o k v 群建变l 号主变测点、2 2 0 k v 红垦变l 号主变 测点和2 号主变测点、5 0 0 l ( v 海宁变3 号主变c 相测点处的噪声时域信号。 二= 5 1 蕾j l ：； 。 竺 6 7 图ml l o k v 群建交l 号主交噪声时域信号( 叠，声压级；b ，a 声级) f i 蛋2 - 2t h et i j 岫e - d o m a 蛔s j g n a io f 出em a nt 憎n s f o 珊e rn o 随e i n1 1 0 k vn o 1q u n - j 讧ns u b s t a t i o n ( a ，s o u n dp i 瞄洛u r ei e v e i ；b ，as o u n dl e v e i ) 9 浙江大学硕士学位论文 第2 章实验设计 、 耳t c ， 、庠女； 。”- 。“ 。= 兰墅8 ：“ 州 = 塑三璺 ；i 八m 肿帅 ；薹一 图2 32 2 0 k v 红垦变l 号( 风扇未开) 和2 号主变( 风扇开启) 噪声时域信号 ! m ；，、。，、，、p 、，。、， 享m ，- _ 一一一 。、 _ q1 l ， 芦烹盘苎! 苎亡匕暑x 口贮。“- 。已! j 。t r ， 1 ： ( a )( b ) ”3 。： 。_ ：。 。 1 图2 - 45 k v 海宁交3 号主交c 相噪声时域信号( a ，声压级；b ，a 声级) f j g 2 4t h et i m e - d o m a i ns 曙n a io f 伯em a nt 憎n s f o m e rn o i s e i n5 k vn o 3h a i - n i n gs u b s t a t i o n ( a ，s o u n dp 他s s u 他i e v e i ；b as o u n dl e v e i ) 根据工业企业厂界环境噪声排放标准( g b l 2 3 4 8 2 0 0 8 ) ，稳态噪声是指在测 量时间内，被测声源的声级起伏不大于3 d b 的噪声。图2 2 图2 4 中，1 1 0 k v 群建 变1 号主变、2 2 0 k v 红垦变i 号和2 号主变、5 0 0 k v 海宁变3 号主变c 相噪声在测 量时间内的标准差( s d ) 均远小于3 d b ，且声级起伏也小于3 d b ，因此属稳态噪声。 上述主变噪声均具有典型代表性，可推断出1 1 0 k v 2 2 0 k v 和5 0 0 k v 等级变电站主 变噪声属稳态噪声。 2 2 3 变电站噪声频谱特性 图2 5 图2 8 分别给出了1 10 k v 群建变l 号主变测点、2 2 0 k v 红垦变l 号主变 和2 号主变测点5 0 0 k v 海宁变3 号主变c 相测点处的噪声频谱及其风扇贡献频谱。 1 0 6 0 4 0 面 ：0 一 辑 0 一：o 图2 5l l o k v 群建交 曲知 ：4 0 厶 晴j o 如 舭l o “ 1 oe 毒e 圣。毒s 零$ 霉霉毒蔷爹字梦 l ，倍囊控中一、囊搴h z l 号主交噪声频谱( a ，连续谱：b ，1 3 倍频程谱) f i g 2 5f r e q u e n c ys p e c t r u mo ft h em a i nt 憎n s f o r m e rn o i s e i nl l0 k vn o 1q u n j i a ns u b s t a t i o n ( a ，ac o n t i n u o u ss p e c t r u m ；b ，l ，3o c t a v es p e c t r a ) ( a ) 一兄鼍 一冀8 由 匕 z ( b ) l|li_j“j - 7 q 审+ o - - 盟霸h ( 毒薅毒带审毋搴寸梦梦梦爹 t 伯蔫冉中n 囊丰i h 。 图2 62 2 0 k v 红垦交l 号( 风扇未开) 和2 号( 风扇开启) 主交噪声频谱 ( a ，连续谱；b ，l ，3 倍频程谱) f i g 2 6f r e q u e n c ys p e c t r u mo ft h em a i nt r a n s f o r m e rn o i s ei n2 2 0 k vn o 1 ( f a ni sn o to p e n ) a n d n o - 2 ( f a ni so p e n ) h o n g - k e s u b s t a t i o n ”1 万一 - 、 、 ，- 鼻；3 ( b ) 川 、 9 s 毒。毒窖 讲鲫十4 蔗l h 。t 毫0 1 ，。己嚣斗 | l 图2 75 0 0 k v 海宁变3 号主变c 相噪声频谱( a ，连续谱；b ，l ，3 倍频程谱) f i g 2 - 7f r e q u e n c ys p e c t r u mo ft h em a i nt r a n s f b n 帆e rn o i s eci n5 0 0 k vn o 3h a o n i n gs u b s t a t j o n ( a ，s o u n dp r e s s ur ei e v e i ；b ，as o u n dl e v e i ) t-， 浙江大学硕士学位论文 第2 章实验设计 。j 一r | 、j 一一- 、。一j ，j 、o ”j 、i 。? f j1 情辑鄹r 乙 鞭毫l k 图2 85 0 0 k v 海宁交3 号主交c 相风扇噪声贡献l 3 倍频程谱 f i g 2 8n o i 鼹c o n t r i b u t i o nf o rl 3o c t a v es p 仪t 珈mo 九h em a mt 憎n s f o r m e rn o i s e cp h a s ei n5 0 0 k vn o 3h a j n i n gs u b s t a t i o n 图2 5 表明，l1 0 k v 群建变l 号主交噪声频谱在1 0 0 h z 及其谐频处存在明显音 调。 图2 6 表明，2 2 0 k v 红垦变1 号主变噪声在风扇未开时频谱在1 0 0 h z 及其谐频 处存在明显音调。风扇开启时频谱在1 0 0 h z 及其谐频处无明显音调，可能是由于风 扇开启后，风扇噪声叠加到原变压器噪声上，使1 0 0 h z 及其谐频处音调不明显。 由图2 7 可知，5 0 0 k v 变电站主变噪声在风扇未开时，在1 0 0 h z 及其谐频处存 在明显音调；风扇开启后，在1 0 0 h z 及其谐频处仍存在明显的音调。根据声叠加原 理计算表明，风扇噪声声能分布主要集中在中高频段，图2 8 进一步表明，风扇噪声 对3 0 0 h z 以下的低频声贡献值相对较小。 由图2 5 ( b ) 、2 6 ( b ) 、2 - 7 ( b ) 可知，变电站噪声频谱中最大声压级对应频率为 1 0 0 h z ，且1 0 0 所在频段为变电站噪声的主要影响频段。 2 2 4 主变噪声衰减特性 图2 9 图2 12 分别给出了不同电压等级主交噪声随距离衰减曲线。 距离，m 图2 9l l o k v 群建交l 号主变噪声衰减特性( 垂直于散热片方向) 1 2 浙江大学硕士学位论文第2 章实验设计 f g 2 - 9a n e n u a 6 0 c h a 憎c t e r i s t i 岱o ft h em a i nt 仡n s f o m e rn o i s e 函1 1 0 k vn 仉lq u n j i a ns u h 协t i o n ( 岫ep e r p e n d i c u h rd i 他c t i o nt o 恤eh ts 缸k ) 由图2 - 9 可知，1 l o l ( v 群建交l 号主变噪声衰减规律为满足三a 钏2 8 0 7 i n ( x ) + 5 4 8 0 6 ，决定系数r 2 = o 9 5 3 l 。在l 1 5 m 变电站噪声随距离增大衰减较快，1 5 2 5 m 衰减速率较小，逐渐接近背景噪声。 0s l o 1 52 02 s3 03 5 厦矗，m o51 0l s2 02 53 03 s 更高，m 田2 1 0 声级计、人工头测得2 2 0 k v 红垦变2 号主交噪声衰减特性 ( 平行于防火墙方向a ，声级计测得数据；b ，人工头采样及分析数据) f i g 2 一l oa t t e n u a t i o nc h 憎c t e r i s t i c sm e 鼬u 他dw i t hs o u n dl e 垤im e t e b a n i 6 c i a i h 翰do fi n2 2 0 k vh o n g - i e ns u b s t a t i o n ( t h ep a 瞄e id i 他c t i o nt o 伯e6 弛w a a ，d a t af 阳ms o u n dl e v e lm e t e r ；b ，d a t af h ma n i 矗c i a l h 昀d ) 由图2 1 0 可知，2 2 0 k v 红垦变2 号主变在风机开启情况下，噪声衰减规律符合 a 一5 5 8 i n ( x ) + 6 9 6 9 ( 决定系数r 2 = o 9 3 5 ) 或三a = 5 4 8 8 i n ( x ) + 7 0 6 2 6 ( 决定系数 r 2 = 0 9 5 7 2 ) 。在1 1 5 m 变电站噪声随距离增大衰减较快，1 5 3 5 m 衰减速率较小。 1 3 酊的以乱”弱钉钲的盯帖 p ，o 盯拈缸n斡强竹n的盯帖 口，、j 浙江大学硕士学位论文第2 章实验设计 o5l o1 52 02 s3 03 54 04 5s o5 56 06 57 0 陋离，m ol o 2 03 0 4 0 s o6 0 7 0 歪离，m 圈2 1 1 人工头测得5 0 0 k v 海宁变3 号主变c 相噪声衰减特性 ( 平行于防火墙方向叠，声级计测得数据；b ，人工头采样及分析数据) f i g 2 l la n e n u a t i o nc h a 憎c t e r i s t j c sm e a s u 他dw t hs o u n dl 吖e im e t e b a r t 墒c j a l h 船do fi n5 k vh a i n i n gs u b s t a t i o n ( t h ep a 门e id i r e c t i o nt ot h e 石r w a l l a ，d a 切f b ms o u n dl e v e im e t e r ；b ，d a t af 胁ma n i f i c i a ih e a d ) 由图2 1 l 可知，5 0 0 k v 海宁变3 号主变c 相在风机开启情况下，噪声衰减规律 符合厶= 0 0 0 3 x 2 0 5 6 9 x + 7 1 2 2 ( 决定系数r 2 = 0 9 6 0 ) 或厶= - 7 0 9 6 i n ( x ) + 8 0 9 0 3 ( 决定 系数r 2 ：0 9 7 4 ) 。平行于防火墙方向的衰减趋势较明显。在2 2 0 m 变电站噪声随距 离增大衰减较快，2 肛6 5 m 衰减速率较小。 1 4 乃 加 ：2 鲇 船 i 、一 艿 加 ；8 弱 粘 p ，j 浙江大学硕士学位论文第2 章实验设计 图2 1 2 声级计和人工头测得5 0 0 k v 海宁交3 号主变c 相噪声衰减特性 ( 垂直于防火墙方向量，声级计测得数据；b ，人工头采样及分析数据) f i g - 2 1 2a t t e n u a t i o nc h a 憎c t e r i s t i c sm e a s u r e dw i 伯s o u n dl e v e im e t e b a r t i 行c i 曩i h 髓do f n5 k vh a i - n i n gs u b s t a t i o n 仃h ep e r p e n d i c u i a rd i 他c t i o nt o 恤e 行r 删a n 出t af 阳ms o u dl e v e im e t e r ；b d a 纽f 而ma n 讯c i a i h e a d ) 由图2 一1 2 可知，5 0 0 k v 海宁交3 号主变c 相在风机开启情况下，在垂直于防火 墙方向由声级计、人工头测得其衰减规律分别符合厶印1 0 。v + 3 l o 牮 o 0 0 1 舻+ o 0 5 51 j r 3 0 。7 7 51 x 2 + 3 8 5 6 9 h 4 9 8 4 8 ( r z = 町8 4 6 6 ) 和l a = 4 lo 一￥+ 8 lo 9 0 0 0 0 6 x 4 + o 0 0 2 ，o 3 6 8 8 + 2 2 3 8 7 什5 0 2 6 3 ( r 2 ：司7l61 ) ，这是由于距防火墙一定距 离范围内为声影区，屏障衰减明显大于几何发散衰减，在一定范围内噪声级随距离 增加反而增大，但随着距离的增加，防火墙屏障衰减作用越来越小，几何发散衰减 占主导作用，在一定距离外随距离增加噪声呈衰减趋势，但在更远距离处，主变噪 声贡献值越来越小，受变电站及界外线路等噪声影响，未出现应有的噪声衰减趋势。 由图2 一l o ( a ) ，2 一1 1 ( a ) 及2 1 2 ( a ) 可以看出，a 伽和a m i n 相差不大，因此背景噪声 可忽略。 浙江大学硕士学位论文 第2 章实验设计 2 3小结 通过对l l o k v 、2 2 0 k v 和5 0 0 k v 变电站主变噪声的监测采样和分析，结果表明： l 、1 l o k v 变电站a 计权声功率级约为7 5 7 7 6 2 d b ，2 2 0 k v 变电站风扇未开 时约为8 7 3 8 7 6 d b ，风扇开启时约为8 8 3 8 9 1 d b ，5 0 0 k v 变电站风扇未开 时锄约为9 1 1 9 1 3 d b ，风扇开启时锄约为9 5 4 9 5 8 d b 。 2 、1 1 0 l 【v 变电站主变噪声属稳态噪声，2 2 0 k v 和5 0 0 k v 变电站无论风扇是否开 启，主变噪声均属稳态噪声。 3 、1 1 0 l ( v 变电站主变噪声频谱在1 0 0 h z 及其谐频处存在明显音调；2 2 0 k v 变电 站风扇未开时1 0 0 h z 及其谐频处存在明显音调，风扇开启时，主变噪声频谱在在 1 0 0 h z 及其谐频处无明显音调，可能是由于风扇开启后，风扇噪声叠加到原变压器 噪声上，使1 0 0 h z 及其谐频处音调不明显：5 0 0 k v 变电站无论风扇是否开启，主变 噪声在1 0 0 h z 及其谐频处均存在明显音调，与主变本体噪声相比，风扇噪声对3 0 0 h z 以下的低频声贡献值相对较小。变电站噪声频谱中最大声压级对应频率为1 0 0 h z ， 1 0 0 h z 所在频段为变电站噪声的主要影响频段。 4 、1 1 0 k v 变电站主变噪声衰减规律为满足三a 一0 2 8 0 7 i n ( x ) + 5 4 8 0 6 ，决定系数 r 2 = o 9 5 3 1 。在l 1 5 m 变电站噪声随距离增大衰减较快，1 5 2 5 m 衰减速率较小，逐 渐接近背景噪声；2 2 0 k v 红垦变2 号主变在风机开启情况下，噪声衰减规律符合 三a ；5 5 8 i n ( x 卜6 9 6 9 ，决定系数r 2 卸9 3 5 及厶一5 4 8 8 i n ( x 卜7 0 6 2 6 ，决定系数 r 2 = o 9 5 7 2 。在l 1 5 m 变电站噪声随距离增大衰减较快，1 5 3 5 m 衰减速率较小；5 0 0 k v 海宁交3 号主变c 相在风机开启情况下，平行于防火墙方向的衰减趋势较明显，符 合“= o 0 0 3 x 2 o 5 6 9 x + 7 1 2 2 ( r 2 = o 9 6 0 ) 或a 一7 0 9 6 i n ( x ) + 8 0 9 0 3 ( r 2 = 0 9 7 4 ) 。在 2 2 0 m 变电站噪声随距离增大衰减较快，2 0 6 5 m 衰减速率较小。在垂直于防火墙方 向由声级计、人工头测得其衰减规律基本符合a 一2 l o v + 3 1o 毛，o 0 0 1 & ，+ 0 0 5 51 x 3 0 7 7 5l + 3 8 5 6 9 】4 9 8 4 8 ( r z = 0 8 4 6 6 ) 或a = ：_ 4 l0 ￥+ 8 1 0 气5 o 0 0 0 缸4 + o 0 0 h 3 0 3 6 8 8 f + 2 2 3 8 7 n 5 0 2 6 3 ( r ：= o 7 1 6 1 ) ，这是由于距防火墙一 定距离范围内为声影区，屏障衰减明显大于几何发散衰减，在一定范围内噪声级随 距离增加反而增大，但随着距离的增加，防火墙屏障衰减作用越来越小，几何发散 衰减占主导作用，在一定距离外随距离增加噪声呈衰减趋势，但在更远距离处，主 浙江大学硕士学位论文第2 章实验设计 变噪声贡献值越来越小，受变电站及界外线路等噪声影响，未出现应有的噪声衰减 趋势。 上述结果可为变电站噪声影响预测和主变噪声控制提供重要声学参数。 浙江大学硕士学位论文第2 章实验设计 第3 章变电站噪声影响预测 3 1变电站噪声影响预测方法 l ，各电压等级变电站主变噪声采用c a d n 以软件进行噪声预测计算。 2 、变电站主变噪声影响预测采用面声源建模，包括一个平行于地面的面声源 及四个侧面的垂直面声源，如图3 1 所示，s 1 为主交平行于地面的面声源面积， s 2 s 5 分别为主交四个侧面的垂直面声源面积。各电压等级变电站面源大小和高度 需按变压器实际几何参数进行设置，也可参照表3 1 。 图3 1 变电站主变噪声面声源示意图 f