換流站高壓電抗器降噪計(jì)算研究

毛丹君，唐劍瀟，王振蛟

（中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)東北電力設(shè)計(jì)院有限公司，長(zhǎng)春 130021）

隨著高壓直流工程的不斷建設(shè)和運(yùn)行，換流站的噪聲對(duì)站周圍環(huán)境的影響問題日益凸現(xiàn)。東北—華北聯(lián)網(wǎng)高嶺直流背靠背工程是繼西北—華中聯(lián)網(wǎng)工程靈寶背靠背換流站試驗(yàn)工程之后，又一個(gè)更大功率直流背靠背聯(lián)網(wǎng)工程，也是目前世界上容量最大的背靠背換流單元。高嶺換流站的高壓電抗器（以下簡(jiǎn)稱高抗）噪聲在一期建設(shè)期間沒有采取降噪措施，在高嶺換流站擴(kuò)建工程環(huán)境評(píng)價(jià)驗(yàn)收時(shí)，高抗側(cè)圍墻外邊界噪聲超標(biāo)，必須采取降噪措施方能使高抗側(cè)圍墻外邊界噪聲達(dá)標(biāo)。本文針對(duì)高抗的降噪進(jìn)行計(jì)算和優(yōu)化，提出合理的降噪方案。

1 前期降噪情況

1.1 站址情況

東北—華北聯(lián)網(wǎng)高嶺背靠背換流站位于葫蘆島市綏中縣高嶺鎮(zhèn)東北，距高嶺鎮(zhèn)約3.5km，東南側(cè)為高家洼村，東北側(cè)為楊總墳村。進(jìn)站道路位于站址的東側(cè)，長(zhǎng)度4km。換流站站址處為小高地，地勢(shì)西高東低，地貌單元為剝蝕丘陵地貌，地面高程在40～75m。

1.2 前期降噪設(shè)施

換流站采用BOX－IN 換流變壓器，平波電抗器（以下簡(jiǎn)稱平抗）采用設(shè)備前設(shè)置8m 高聲屏障，頂部為直徑0.5m 的圓柱形吸聲球體，交流濾波器場(chǎng)里電抗器和電容器采用低噪聲電抗器、雙塔結(jié)構(gòu)電容器組并設(shè)置聲屏障的綜合降噪措施，高抗側(cè)圍墻處無降噪措施。

1.3 降噪計(jì)算原則

根據(jù)2012年5月23日中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部環(huán)審134號(hào)文件：高嶺換流站邊界噪聲應(yīng)符合GB 12348—2008《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》2類要求，其中各類廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)值見表1，同時(shí)確保換流站周圍居民區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量符合GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 GB12348—2008中各類廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)值 dB（A）

2 噪聲環(huán)境評(píng)價(jià)驗(yàn)收監(jiān)測(cè)結(jié)果

高嶺換流站擴(kuò)建工程噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)共15個(gè)，其布置見圖1，環(huán)境評(píng)價(jià)驗(yàn)收實(shí)測(cè)值見表2。

從表2可以看出，高抗側(cè)圍墻外測(cè)點(diǎn)1、2、3點(diǎn)聲功率級(jí)超過GB 12348—2008 標(biāo)準(zhǔn)中2 類的要求，其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)均達(dá)標(biāo)。

圖1 高嶺換流站噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

表2 高嶺換流站噪聲監(jiān)測(cè)結(jié)果

3 高壓電抗器降噪計(jì)算

3.1 噪聲源的聲功率級(jí)水平

在本研究中的作為噪聲源設(shè)備的聲功率級(jí)水平資料主要來源于國(guó)家電網(wǎng)公司特高壓建設(shè)部下發(fā)的《變電（換流）站噪聲預(yù)測(cè)計(jì)算及影響評(píng)價(jià)的技術(shù)指導(dǎo)書》、2011年換流站一期設(shè)計(jì)單位提供數(shù)據(jù)以及高壓直流換流站的設(shè)備資料。計(jì)算用聲源的聲功率級(jí)水平見表3。

表3 聲源的聲功率級(jí)水平

3.2 噪聲控制計(jì)算及分析

3.2.1 高抗側(cè)圍墻無降噪措施的噪聲預(yù)測(cè)

已建換流站的換流變采用BOX－IN，平抗前加8.0m 高聲屏障，濾波器組圍欄外加8.5m 高聲屏障。高抗側(cè)圍墻無降噪措施，高抗聲功率級(jí)按照95 dB（A）計(jì)算，噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果見表4。用計(jì)算結(jié)果與監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比，計(jì)算結(jié)果中接收點(diǎn)1、3 點(diǎn)達(dá)到GB 12348—2008標(biāo)準(zhǔn)中2類的要求，而監(jiān)測(cè)結(jié)果中1、2、3點(diǎn)聲功率級(jí)均超過GB 12348—2008 標(biāo)準(zhǔn)中2類的要求。

表4 無降噪措施高抗聲功率級(jí)預(yù)測(cè)值 dB（A）

3.2.2 高抗側(cè)圍墻加聲屏障后的噪聲預(yù)測(cè)

已建換流站的換流變采用BOX－IN，平抗前加8.0m 高聲屏障，濾波器組圍欄外加8.5m 高聲屏障。由于電氣距離原因，高抗正面圍墻需向外擴(kuò)展1.7m（原墻外征地距離3.0m），站內(nèi)圍墻邊的隔離開關(guān)及電纜溝需向高抗側(cè)移動(dòng)，否則無法加設(shè)聲屏障。經(jīng)與送電、電氣一次專業(yè)核實(shí)，圍墻上聲屏障限高為6.0 m；高抗現(xiàn)為本體與散熱器緊貼的形式，亦不存在設(shè)置高抗BOX－IN的條件。高抗側(cè)圍墻（圍墻高2.3m）上加5.7m 聲屏障，噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果見表5。

從表5可知，在高抗附近圍墻上加聲屏障后監(jiān)測(cè)點(diǎn)均達(dá)到GB 12348—2008標(biāo)準(zhǔn)中2類的要求。

4 電氣距離校驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)高嶺換流站噪聲控制的需求，考慮在東側(cè)高壓電抗器位置的圍墻上加裝聲屏障，其中出線位置的圍墻距離電氣設(shè)備較近，需要進(jìn)行電氣距離校驗(yàn)。

表5 高抗側(cè)圍墻上加聲屏障的噪聲預(yù)測(cè)值dB（A）

現(xiàn)站內(nèi)運(yùn)行的設(shè)備中，距離此處圍墻最近的為500kV隔離開關(guān)，其中心線距離圍墻中心線7.5m，靜觸頭側(cè)靠近圍墻，均壓環(huán)下沿高度約為9.3m。此處圍墻高度為2.3m，站外地面高于站內(nèi)地面2.2m，因此圍墻頂部高于站內(nèi)地面4.5m。圍墻與隔離開關(guān)的距離滿足空氣凈距D值要求，但裕度較小，若在此處圍墻上裝設(shè)聲屏障，將不滿足電氣距離校驗(yàn)要求，因此考慮增加圍墻與隔離開關(guān)的距離。

在墻上設(shè)置5.7m 聲屏障，則聲屏障頂部距站內(nèi)地面10.2m。受墻外征地距離3.0m 的限制，考慮將圍墻向外移動(dòng)1.7m，經(jīng)電氣距離校驗(yàn)，同時(shí)需要隔離開關(guān)向站內(nèi)移動(dòng)1.0m，并將隔離開關(guān)與高抗之間的電纜溝向站內(nèi)移動(dòng)0.7m。裝設(shè)聲屏障后的斷面圖見圖2。

圖2 電抗器配電裝置斷面圖（裝設(shè)聲屏障后）

5 結(jié)論及建議

根據(jù)計(jì)算結(jié)果和費(fèi)用估算分析，從經(jīng)濟(jì)性及降噪效果出發(fā)，高嶺換流站高抗降噪改造方案推薦采用：高抗側(cè)圍墻外擴(kuò)1.7m，墻內(nèi)設(shè)備內(nèi)移1.0 m，在高抗側(cè)圍墻上加設(shè)5.7m 聲屏障，措施采取后高抗圍墻外1、2、3點(diǎn)均達(dá)到GB 12348—2008中2類要求；工程本體總的估算費(fèi)用為175萬元；同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)專業(yè)計(jì)算結(jié)果，施工期間高沙線可以不帶電抗器運(yùn)行，電抗器斷電時(shí)間可暫按2個(gè)月考慮。

根據(jù)建模計(jì)算結(jié)果，高抗處圍墻不采取任何降噪措施時(shí)，圍墻外2點(diǎn)超過GB 12348—2008中2類要求，1、3點(diǎn)達(dá)到GB 12348—2008中2類要求，但是實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果為圍墻外1、3點(diǎn)超過GB 12348—2008中2類要求，理論計(jì)算與實(shí)際監(jiān)測(cè)值存在一定差別。噪聲計(jì)算軟件存在一定的計(jì)算誤差，在輸入數(shù)據(jù)正確的條件下，不排除將有±（1～3）dB（A）的計(jì)算誤差的可能性，同時(shí)在計(jì)算中未涉及風(fēng)等自然因素對(duì)噪聲的影響，因此在實(shí)際評(píng)價(jià)時(shí)需考慮這些誤差的存在。