Звуковой шум подстанции
Звук слышимой подстанции, особенно непрерывно излучаемых дискретных тонов (например, от силовых трансформаторов), является типом шума, который сообщество может обнаружить неприемлемым. Руководящие принципы сообщества, обеспечивающие поддержание допустимых уровней шума подстанции, могут осуществляться в форме правительственных постановлений или реакции отдельных лиц / сообществ (отказ в разрешении, угроза подачи жалобы коммунальным регуляторам и т. Д.).
Проблемы с шумом звуковой подстанции (фото: hdrinc.com)
В тех случаях, когда шум является потенциальной проблемой, могут потребоваться полевые измерения уровней фонового шума области и компьютерное моделирование, предсказывающее воздействие подстанции.
Стоимость внедрения решений по снижению шума (малошумное оборудование, барьеры или стены, методы шумоподавления и т. Д.) Может стать значительным фактором при выборе сайта.
Как вы уже знаете, шум может передаваться как волна давления либо через воздух, либо через твердые частицы. Большинство случаев, связанных с наблюдением и измерением шума, касались распространения шума по воздуху.
Однако сообщается о редких случаях слышимого шума трансформатора, появляющегося в отдаленных точках наблюдения, путем распространения через фундамент трансформатора и подземные твердые скальные образования.
Лучше избегать ситуации, изолируя фундамент от коренных пород, где, как считается, считается, что условия передачи вибраций.
Давайте проанализируем следующие темы, чтобы полностью понять проблемы, которые создают шум слышимой подстанции:
-
Источники шума подстанции
- Непрерывные звуковые источники
- Непрерывные радиочастотные (RF) источники
- Источники импульсов
-
Типичные уровни шума подстанции
- Уровни шума оборудования
- Затухание шума с расстоянием
- Правительственные правила
-
Методы снижения шума
- Уменьшенные уровни шума трансформатора
- Оборудование с низким импульсным шумом
- РЧ-шум и управление звуковым шумом, вызванное короной
- Местонахождение площадки
- Площадь большого двора
- Размещение оборудования
- Барьеры или стены
- Активные методы шумоподавления
1. Шумовые источники подстанции
Непрерывные звуковые источники
Наиболее заметный слышимый шум, создаваемый нормальной работой подстанции, состоит из непрерывно излучаемых звуковых дискретных тонов. Шум этого типа в основном генерируется силовыми трансформаторами. Однако регулирующими трансформаторами, реакторами и аварийными генераторами также могут быть источники.
Этот тип шума, скорее всего, будет регулироваться государственными нормами. Другим источником слышимого шума на подстанциях, особенно на подстанциях с высоким напряжением (EHV), является корона от шины и проводников.
Непрерывные радиочастотные (RF) источники
Другим типом непрерывно излучаемого шума, который может генерироваться при нормальной работе, является радиочастотный шум. Эти выбросы могут быть широкополосными и могут создавать помехи приему радио- и телевизионных сигналов на свойствах, прилегающих к месту подстанции.
Неприемлемый радиочастотный шум обычно является продуктом непреднамеренного искрообразования, но может также производиться короной.
Источники импульсов
В то время как непрерывно излучаемый шум, как правило, наиболее заметен для соседей подстанции, значимые значения импульсного шума также могут сопровождать нормальную работу. Операции переключения вызовут как импульсный, так и радиочастотный шум с величиной, изменяющейся с напряжением, нагрузкой и скоростью работы.
Операции с автоматическим выключателем вызовут слышимый шум, в частности, работу пневмоблоков.
Вернуться к темам подшучивания подстанций ↑
2. Типичные уровни шума подстанции
Уровни шума оборудования
Уровни шума оборудования могут быть получены от производителей, тендерных документов оборудования или результатов испытаний. Уровень шума силового трансформатора подстанции зависит от номинала MVA и BIL высоковольтной обмотки. Эти трансформаторы обычно генерируют уровень шума от 60 до 80 дБА.
Шум трансформатора будет «передаваться» и затухать с разной скоростью в зависимости от размера трансформатора, номинального напряжения и дизайна.
Мало жалобы от близлежащих жителей, как правило, поступают на подстанции с трансформаторами мощностью менее 10 МВА, за исключением городских районов с небольшими буферами или без них. Жалобы чаще встречаются на подстанциях с трансформаторными размерами 20-150 МВА, особенно в пределах первых 170-200 м (500-600 футов).
Однако в очень тихих сельских районах, где ночная окружающая среда может достигать 20-25 дБ, шум от трансформаторов такого размера может быть слышен на расстояниях 305 м (1000 футов) или более.
В городских районах подстанции на 345 кВ и выше редко имеют много жалоб из-за больших участков земли, на которых они обычно строятся.
Затухание шума с расстоянием
Скорость затухания шума зависит от расстояния для различных типов источников звука в зависимости от их характеристик. Точечные источники звука, которые излучают одинаково во всех направлениях, будут уменьшаться со скоростью 6 дБ для каждого удвоения расстояния.
Цилиндрические источники, одинаково вибрирующие в радиальном направлении, будут действовать как длинные линии источников, а звуковое давление уменьшится на 3 дБ для каждого удвоения расстояния. Плоские плоские поверхности будут создавать звуковую волну со всеми частями отслеживания волн в одном направлении (нулевая дивергенция).
Следовательно, не будет никакого распада уровня давления из-за только расстояния. Дизайнер должен сначала определить характеристики источника, прежде чем приступать к разработке, которое будет учитывать влияние расстояния.
Трансформатор будет отображать комбинации всех вышеупомянутых источников звука в зависимости от расстояния и местоположения точки наблюдения. Из-за его высоты и ширины, которые могут быть одной или нескольких длин волн, и ее неоднородной конфигурации, волны звукового давления будут иметь характеристики направления с очень сложными узорами. Вблизи трансформатора (вблизи поля) эти вибрации приведут к появлению лопастей с переменным уровнем давления.
Следовательно, ослабление уровня шума будет очень малым. Если ширина (W) и высота (H) трансформатора известны, то ближнее поле определяется от наблюдения как любое расстояние менее 2√WH от трансформатора.
Помимо трансформатора (дальнего поля) шум будет затухать так же, как шум, испускаемый точечным источником. Затухание приблизительно равно 6 дБ для каждого удвоения расстояния.
Кроме того, если второй соседний трансформатор создает одинаковый уровень шума для существующего трансформатора (например, 75 дБА), общий звук будет составлять 78 дБА для чистого увеличения всего лишь 3 дБ. Это связано с логарифмическим эффектом, связанным с комбинацией источников шума.
Вернуться к темам подшучивания подстанций ↑
3. Правительственные правила
Правительственные положения могут устанавливать абсолютные ограничения на выбросы, обычно изменяя пределы с зонированием смежных свойств. Такие ограничения часто вводятся городами, деревнями и другими включенными городскими районами, где существуют ограниченные буферные зоны между собственниками.
Типичные пределы шума на линии свойств подстанции, используемые в отрасли, следующие:
- Индустриальная зона
- Коммерческая зона
Дополнительные правительственные нормы шума регулируют уровни шума, ограничивая увеличение выше существующего уровня окружающей среды до менее 10 дБ. Другие правила могут ограничивать заметные дискретные тона или устанавливать конкретные пределы октавными полосами.
Вернуться к темам подшучивания подстанций ↑
4. Методы снижения шума
Вероятность жалобы на шум зависит от нескольких факторов, в основном связанных с восприятием человека. В результате предпочтительный метод снижения шума является зависящим от времени, а также специфичным для сайта.
Уменьшенные уровни шума трансформатора
Поскольку силовые трансформаторы, регуляторы напряжения и реакторы являются первичными источниками непрерывно излучаемых дискретных тонов на подстанции, пристальное внимание к конструкции оборудования может оказать значительное влияние на контроль шумовых излучений на линии собственности подстанции.
Это оборудование может быть указано с шумовыми выбросами ниже стандартных уровней производителей, что на 10 дБ ниже этих уровней является типичным.
В строго ограничительных случаях трансформаторы могут быть указаны с шумовыми выбросами на 20 дБ ниже стандартных уровней производителей, но обычно при значительном увеличении стоимости. Кроме того, включение коэффициента (-ов) оценки ставки для снижения потерь в спецификации может влиять на уровень шума трансформатора. Трансформаторы с малыми потерями обычно более тихие, чем стандартные конструкции.
Оборудование с низким импульсным шумом
Коммутационное оборудование на открытом воздухе является причиной большинства импульсных шумов. Конструкция распределительного устройства и использование автоматических выключателей вакуума или пуфера, по возможности, являются наиболее эффективным средством контроля импульсных излучений.
Использование переключателей цепи или выключателей воздушного потока с кнутами и / или вакуумными бутылками для трансформатора и линейного переключения также может обеспечивать уменьшение импульсного излучения по сравнению с стандартными выключателями.
Переключатель прерывания с вакуумом с одной бутылкой (фото кредит: southstatesllc.com)
РЧ-шум и управление звуковым шумом
Постоянно излучаемый радиочастотный шум, а звуковой шум, вызванный короной, можно контролировать с помощью аппаратного обеспечения без коронного разряда и экранирования для высоковольтных проводников и соединений оборудования, а также путем внимания к формам проводников, чтобы избежать острых углов.
Угловые и стержневые проводники успешно использовались до 138 кВ без нежелательной короны, если углы закруглены на концах проводников, а болты поддерживаются как можно короче.
Трубчатые формы обычно требуются выше этого напряжения. Выраженные края, удлиненные болты и крутые концы на проводниках могут вызывать значительный радиочастотный шум. Диаметр проводника также влияет на генерацию короны, особенно во влажную погоду.
Увеличение размера одиночных сортировочных колец или диаметра проводника не обязательно может решить проблему. В некоторых случаях может быть лучше использовать несколько сортировочных колец меньшего диаметра.
Местонахождение площадки
Для размещения новых подстанций в зоне, чувствительной к уровням шума, правильный выбор места расположения площадки может быть эффективным в качестве стратегии снижения шума. Кроме того, места в индустриальных парках или близлежащих аэропортах, скоростных автомагистралях или коммерческих зонах, которые могут обеспечить почти непрерывный уровень фонового шума 50 дБ или выше, минимизируют вероятность подачи жалобы.
Площадь большого двора
Интенсивность шума подстанции изменяется обратно пропорционально расстоянию. Эффективная стратегия управления шумом всех типов предполагает увеличение размера участка недвижимости, на котором расположена подстанция.
Размещение оборудования
В пределах определенного размера яруса влияние источников шума на окружающую среду может быть уменьшено путем тщательного размещения источников шума в пределах свойства подстанции.
Кроме того, создание условий для установки мобильных трансформаторов, аварийных генераторов и т. Д. Вблизи центра собственности, а не по краям, уменьшит влияние на соседей.
Барьеры или стены
Если для рассеивания энергии шума до того, как он достигнет линии свойств, не будет достаточного пространства, могут потребоваться структурные элементы. Они могут состоять из стен, звукопоглощающих панелей или дефлекторов. Кроме того, могут быть эффективны установки для земляных работ или установки ниже уровня. Возможно, можно отклонить слышимые звуки, особенно непрерывно излучаемые тоны, наиболее заметные для общественности, в районы, которые, как ожидается, не будут неприятными.
Листва, несмотря на потенциальную эстетическую выгоду и психологический эффект, не особенно эффективна для целей снижения шума подстанции.
Правильно построенные звуковые барьеры могут обеспечить несколько децибел снижения уровня шума. Эффективный барьер предполагает правильное применение основной физики:
- Потеря передачи через массы
- Звукоизоляция вокруг препятствий
- Стоячие волны за отражателями
- Абсорбция на поверхностях
Подробный анализ барьеров на стене, см. IEEE Std. 1127-2013.
Активные методы шумоподавления
Еще одно решение проблемы с трансформаторным шумом включает использование технологии активного управления шумом для отмены нежелательного шума в источнике и основано на достижениях в технологии цифровых контроллеров. Системы активного шумоподавления могут быть настроены на конкретные частотные частоты или полосы частот, достигающие снижения шума до 20 дБ.
Вернуться к темам подшучивания подстанций ↑
Ссылки // Электротехнические подстанции Джеймс Х. Сосински / Энергия потребителей