基于Cadna/A軟件的特高壓變電站噪聲影響研究

陳曉琳

(四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都 610041)

基于Cadna/A軟件的特高壓變電站噪聲影響研究

陳曉琳

(四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都 610041)

特高壓變電站噪聲對周圍環(huán)境的影響愈發(fā)明顯，已成為亟待解決的環(huán)境問題。這就必然需要提高變電站噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化變電站噪聲控制設(shè)計(jì)。基于Cadna/A噪聲預(yù)測軟件對某規(guī)劃的1 000kV特高壓變電站本期及遠(yuǎn)期站界噪聲進(jìn)行預(yù)測分析，并提出合理的噪聲治理措施，為建設(shè)項(xiàng)目的可行性提供依據(jù)和環(huán)境影響評價(jià)提供技術(shù)支持。

特高壓變電站；噪聲預(yù)測；降噪措施；Cadna/A

0 引 言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、城市化進(jìn)程的不斷加快，用電負(fù)荷快速增長，中國電網(wǎng)必須建設(shè)長距離、大容量的特高壓交直流電網(wǎng)[1～4]，形成全國統(tǒng)一的聯(lián)網(wǎng)工程，從而實(shí)現(xiàn)在全國范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置。特高壓變電站的建設(shè)成為必然；但其電氣設(shè)備產(chǎn)生的噪聲也明顯增大，對周圍環(huán)境的影響愈發(fā)明顯，其噪聲影響越來越引起建設(shè)單位、環(huán)保部門和公眾的關(guān)注，已成為亟待解決的環(huán)境問題[5～7]。這就必然導(dǎo)致需要提高變電站噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化變電站噪聲控制設(shè)計(jì)。

結(jié)合國內(nèi)某交流1 000kV特高壓變電站的工程特點(diǎn)和環(huán)境特點(diǎn)，基于Cadna/A噪聲預(yù)測軟件對變電站本期及遠(yuǎn)期站界噪聲進(jìn)行了預(yù)測分析，結(jié)合預(yù)測結(jié)果和噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)，提出合理的噪聲治理措施。

1 Cadna/A噪聲預(yù)測軟件

Cadna/A噪聲預(yù)測軟件是德國研發(fā)的利用Windows操作平臺的噪聲模擬和控制軟件。該軟件適用于工業(yè)設(shè)施、公路、鐵路和區(qū)域等多種聲源的影響預(yù)測、評價(jià)、工程設(shè)計(jì)與控制對策研究。經(jīng)國家環(huán)保部環(huán)境工程評估中心認(rèn)證，該軟件理論基礎(chǔ)與中國聲環(huán)境影響評價(jià)的理論基礎(chǔ)一致，可以作為中國聲環(huán)境影響評價(jià)的工作軟件。

所研究的噪聲預(yù)測參數(shù)主要采用《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-聲環(huán)境》(HJ 2.4-2009)推薦的工業(yè)噪聲預(yù)測模式進(jìn)行廠界噪聲預(yù)測時(shí)，以工程噪聲貢獻(xiàn)值作為評價(jià)量。

2 工程概況

2.1 變電站站址概況

擬建的1 000kV特高壓變電站站址地勢平坦開闊，區(qū)域地勢呈現(xiàn)東南高、西北低，場地海拔高程1 008.50～1 098.50 m。工程場地內(nèi)無崩塌、滑坡、泥石流、巖溶等不良地質(zhì)現(xiàn)象，穩(wěn)定性較好。站址不占用基本農(nóng)田，占地性質(zhì)主要為牧草地，場址處植被主要為大針茅、羊草、冰草和冷蒿等。站址1 km范圍內(nèi)無居民等環(huán)境敏感點(diǎn)分布。變電站站界執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12348-2008)中2類標(biāo)準(zhǔn)限值要求，即晝間≤60 dB(A)，夜間≤50 dB(A)。

表1 設(shè)備的聲功率級

2.2 變電站建設(shè)規(guī)模

變電站本期建設(shè)規(guī)模：主變壓器2×3 000 MVA；1 000kV出線2回；1 000kV高壓并聯(lián)電抗器1組，即1×3×320 Mvar；低壓無功補(bǔ)償2組，即低壓并聯(lián)電抗器2×2×240 Mvar+低壓電容器2×1×210 Mvar。

變電站遠(yuǎn)期建設(shè)規(guī)模：主變壓器2×3 000 MVA；1 000kV出線9回；500kV出線8回；1 000kV高壓并聯(lián)電抗器5組，即5×3×320 Mvar；低壓無功補(bǔ)償8組，即低壓電抗器8×2×240 Mvar+低壓電容器8×1×210 Mvar。

3 噪聲預(yù)測

3.1 預(yù)測參數(shù)選取

特高壓變電站噪聲主要來源于電氣設(shè)備噪聲和設(shè)備電磁噪聲，主要噪聲源設(shè)備有1 000kV主變壓器、1 000kV高壓并聯(lián)電抗器、110kV低壓電抗器及110kV電容器、導(dǎo)線和金具等。電暈噪聲通過對母線和金具的布置和設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，可有效控制；而110kV站用電變壓器、110kV串聯(lián)電抗器、低壓電抗器等，多位于變電站中部區(qū)域，且聲功率級較低，運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的噪聲遠(yuǎn)不如主變壓器及高壓并聯(lián)電抗器的運(yùn)行噪聲，可忽略不計(jì)。因此，該變電站主要噪聲源設(shè)備有：1)1 000kV主變壓器(含冷卻風(fēng)扇)；2)1 000kV高壓并聯(lián)電抗器；3)110kV低壓并聯(lián)電抗器。根據(jù)《特高壓輸電工程變電(換流)站可聽噪聲預(yù)測計(jì)算及影響評價(jià)技術(shù)規(guī)范》(國家電網(wǎng)公司特計(jì)劃〔2011〕79號)，其聲源源強(qiáng)取值見表l所示，站內(nèi)主要建筑、具有隔聲功能的防火墻等的高度見表2。

表2 噪聲源本體及主要建筑高度

變電站噪聲預(yù)測時(shí)不考慮地面吸收及綠化樹木的屏障衰減，也不考慮地形的衰減影響，因此，運(yùn)用Cadna/A噪聲預(yù)測軟件按照表1中的聲源對變電站本期和遠(yuǎn)期規(guī)模建立三維仿真模型。

3.2 未采取降噪措施時(shí)的噪聲預(yù)測結(jié)果

通過Cadna/A軟件模擬計(jì)算可知，在未采取降噪措施的情況下，變電站本期規(guī)模西南側(cè)站界噪聲最大值超過《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12348-2008)中2類標(biāo)準(zhǔn)(晝間<60 dB(A)、夜間<50 dB(A))要求；變電站遠(yuǎn)期規(guī)模站界四周噪聲均超過《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12348-2008)中2類標(biāo)準(zhǔn)(晝間<60dB(A)、夜間<50dB(A))要求(見表3)。

表3 變電站本期和遠(yuǎn)期規(guī)模未采取措施的噪聲預(yù)測結(jié)果

4 采取的噪聲治理措施及效果

通過該變電站本期規(guī)模和遠(yuǎn)期規(guī)模(見表3)未采取措施的噪聲預(yù)測結(jié)果可知，該變電站1 000kV主變壓器(含冷卻風(fēng)扇)和110kV低壓并聯(lián)電抗器基本位于變電站站址中部區(qū)域，距離站界距離較遠(yuǎn)，其對站界噪聲的貢獻(xiàn)值較??；而1 000kV高壓并聯(lián)電抗器基本靠近圍墻布置，對站界噪聲的貢獻(xiàn)值較大。因此，引起該變電站站界噪聲超標(biāo)的主要噪聲源設(shè)備是變電站1 000kV高壓并聯(lián)電抗器，且布置在靠近圍墻處。為了使變電站本期和遠(yuǎn)期規(guī)模站界噪聲均達(dá)到《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12348-2008)2類標(biāo)準(zhǔn)(晝間<60 dB(A)、夜間<50 dB(A))要求，必須針對1 000kV高壓并聯(lián)電抗器采取噪聲控制措施。

4.1 優(yōu)化平面布置

本工程在設(shè)計(jì)階段已盡可能將備品備件庫、500kV GIS室和500kV繼電器室靠近圍墻布置，以控制主要噪聲源設(shè)備噪聲的傳播途徑為主要手段，優(yōu)化站區(qū)內(nèi)部總平面布置，達(dá)到治理噪聲的目的。

4.2 采取隔聲屏障措施

隔聲屏障措施主要從2個(gè)方面考慮，1)在靠近主要噪聲源的高壓電抗器附近設(shè)置；2)在圍墻上面加裝隔聲屏障。鑒于隔聲屏障主要是通過阻隔聲波的傳播途徑來降低噪聲，屏障越靠近噪聲源強(qiáng)，其效果越佳。因此，本次隔聲屏障措施考慮在高壓電抗器靠近高抗防火墻處設(shè)置與防火墻相同高度(即8.5 m)的隔聲屏障。通過Cadna/A軟件模擬預(yù)測，本期規(guī)模能夠達(dá)到噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)要求，但遠(yuǎn)期規(guī)模很難達(dá)到噪聲控制要求，故采用隔聲屏障措施不可行。

4.3 采取高抗Box-in降噪措施

結(jié)合該變電站本(遠(yuǎn))期規(guī)模及站界外環(huán)境特點(diǎn)，本期和遠(yuǎn)期站界噪聲需對1 000kV高壓并聯(lián)電抗器采取Box-in降噪(即采用可拆卸和帶有通風(fēng)散熱消聲器的隔音室把高壓并聯(lián)電抗器封閉起來，把套管、冷卻器、風(fēng)扇和壓力釋放器等放在隔音室的外面)措施，預(yù)測結(jié)果見表4。站外區(qū)域本期和遠(yuǎn)期規(guī)模晝間和夜間噪聲均能滿足《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3096-2008)中2類標(biāo)準(zhǔn)(晝間<60 dB(A)、夜間<50 dB(A))要求。本變電站站界1 km范圍內(nèi)無居民分布，故變電站噪聲不會對站外居民造成干擾。

表4 變電站本期和遠(yuǎn)期規(guī)模采取措施后的噪聲預(yù)測結(jié)果

5 結(jié) 語

通過對該擬建的1 000kV特高壓變電站的噪聲源分析、噪聲分布預(yù)測結(jié)果分析及噪聲控制方案比選，變電站采取“優(yōu)化變電站總平面布置+1 000kV特高壓并聯(lián)電抗器Box-in”噪聲控制方案后，本期和遠(yuǎn)期站界噪聲均能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。可見，在設(shè)計(jì)階段利用Cadna/A軟件對1 000kV特高壓變電站噪聲影響進(jìn)行模擬預(yù)測，可以評價(jià)特高壓變電站噪聲的污染狀況，為建設(shè)項(xiàng)目的可行性提供相關(guān)的依據(jù)和環(huán)境影響評價(jià)提供更多的技術(shù)支持。

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The impacts of ultra-high voltage (UHV) substation on the surrounding environment are becoming increasingly apparent. It also has become an environmental problem to be solved urgently. Therefore, it is necessary to take measures to reduce noise impact on the outside acoustic environment in the phase of project design. The current and future boundary noise of a planned 1 000kV UHV substation are predicted and analyzed with Cadna/A. Reasonable measures for noise control are also provided. It could provide evidence for the feasibility of construction projects and technical support for environmental impact assessment.

ultra-high voltage (UHV) substation; noise prediction; noise control measures; Cadna/A

X593

A

1003-6954(2017)02-0031-03

2016-11-08)

陳曉琳(1986)，碩士研究生，主要從事環(huán)境影響評價(jià)工作。