基于Cadna/A軟件的500 kV陸上集控中心噪聲影響研究

汪昱昆

(上?？睖y設計研究院有限公司，上海 200434)

1 引言

近年來，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展、城市化進程的不斷加快，用電負荷快速增長，電網(wǎng)大容量高壓交直流電網(wǎng)的建設成為必然[1～4]，目標是形成全國統(tǒng)一的聯(lián)網(wǎng)工程，從而實現(xiàn)在全國范圍內(nèi)的資源優(yōu)化置。隨著高壓集控中心的大量建設，其電氣設備產(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單位、環(huán)保部門和公眾的關注，已成為急待解決的環(huán)境問題[5～7]。這必然導致需要提高變電站噪聲控制標準，優(yōu)化集控中心噪聲控制設計。 結(jié)合國內(nèi)某500 kV高壓集控中心的工程特點和環(huán)境特點，基于Cadna/A噪聲預測軟件對集控中心一期及二期站界噪聲進行了預測分析，結(jié)合預測結(jié)果和噪聲排放標準，提出了合理的噪聲治理措施。

2 Cadna/A噪聲預測軟件

本次評價噪聲預測采用聲場仿真軟件Cadna/A，該軟件由德國DataKustik 公司編制。該軟件主要依據(jù)ISO9613、RLS-90、Schall03等標準，并采用專業(yè)領域認可的方法進行修正，計算精度經(jīng)德國環(huán)保局認證。該軟件適用于工業(yè)設施、公路、鐵路與輸變電設施等多種聲源的影響、評價、工程設計與控制對策研究。在我國，已取得環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心的認證(國環(huán)評估中心文[2001]7號)。

3 工程概況

集控中心場址所在區(qū)域地貌形態(tài)簡單，地形較為起伏，高程在3～8 m間，場地地貌類型單一，地勢相對平坦，但場區(qū)局部軟土發(fā)育，綜合評價場地穩(wěn)定性一般，適宜陸上集控中心的建設活動。

一期工程主要包括：新增1臺容量為85 MVA的220 kV三相自耦變壓器、2臺59 MVar的220 kV高壓電抗器、自耦變壓器35 kV側(cè)母線處裝設2套±17 Mvar的集裝箱式無功補償裝置。

二期工程主要內(nèi)容包括：新增2臺容量均為900 MWA的500 kV三相自耦變壓器、500 kV戶內(nèi)配電裝置、220 kV戶內(nèi)配電裝置、2臺50 MVar及3臺55 MVar的220 kV戶內(nèi)高壓電抗器、自耦變壓器35 kV側(cè)母線處裝設7套±40 MVar的集裝箱式無功補償裝置。

4 噪聲預測

4.1 預測方法

本工程集控中心所在區(qū)域聲功能區(qū)為2類區(qū)，因一期工程主變及電抗器等尚未投入運行，故本次廠界噪聲預測考慮對陸上集控中心所有噪聲源(一期噪聲源+二期噪聲源)進行建模，即按二期與一期工程電氣設施投運后的整體規(guī)模進行預測，以廠界外1 m、地面以上1.5 m處的貢獻值作為廠界噪聲的預測值。

本次聲環(huán)境敏感目標處預測值考慮將噪聲現(xiàn)狀監(jiān)測值與陸上集控中心所有噪聲源在聲環(huán)境敏感目標距地面1.5 m處的貢獻值相疊加，以此作為本工程投運后聲環(huán)境敏感目標處的噪聲預測值。

4.2 預測參數(shù)選取

本工程運行期噪聲源主要是主變壓器、電抗器、無功補償水冷散熱器等電氣設備以及一期主變壓器與電抗器運行產(chǎn)生的噪聲等。根據(jù)設計文件提供的主變外形尺寸等，推算二期500 kV主變及220 kV電抗器的聲功率級分別約為98.5 dB(A)和85.7 dB(A)。二期5臺220 kV電抗器均采取室內(nèi)單獨布置，電抗器室東側(cè)為卷簾門。

根據(jù)《環(huán)境影響評價技術導則 聲環(huán)境》(HJ2.4-2009)中附錄A噪聲預測計算模式，室內(nèi)聲源可采用等效室外聲源聲功率級進行計算。

4.2.1 室內(nèi)聲源等效室外聲源聲功率級計算方法

室內(nèi)聲源靠近卷簾門處產(chǎn)生的聲壓級。

電抗室內(nèi)靠近卷簾門處產(chǎn)生的聲壓級計算公式如下：

(1)

式(1)中，Q為指向性系數(shù)，通常對無指向性聲源，聲源位于房間中心時，Q取1；R為房間常數(shù)；r為聲源到靠近卷簾門某點處的距離，m。

其中，電抗室房間常數(shù)計算公式如下：

(2)

電抗室平均吸聲系數(shù)α按下式計算

(3)

式(2)、(3)中，S為房間總表面積，m2；αi為相應材料的吸聲系數(shù)；si為相應材料的面積，m2。

根據(jù)資料可知，電抗室內(nèi)墻面北側(cè)、西側(cè)、南側(cè)及東側(cè)卷簾門上方采用吸聲材料，考慮其吸聲效果(α取0.6)；地面與頂部考慮其吸聲效果(α取0.06)。由平面布置圖可知，主變室內(nèi)表面積為785.1 m2，代入式(3)得α=0.40。進而計算得主變室房間常數(shù)R=521.5。

陸上集控中心5個電抗器布置于5個電抗室房間中心，每個電抗室東側(cè)為卷簾門(單個面積7 m×7 m)，電抗到卷簾門的距離約為3.5 m，計算可得單個電抗器到卷簾門處(電抗室內(nèi))產(chǎn)生的噪聲聲壓級Lp1=67.2 dB(A)。

4.2.2 室外靠近卷簾門處聲壓級

電抗室外靠近卷簾門處聲壓級計算公式為：

Lp2(T)=Lp1(T)-(TLi+6)

(4)

將室內(nèi)聲源的聲壓級和透過面積換算成等效的室外聲源，按下式計算中心位置位于透聲面積(St)處的等效聲源的倍頻帶聲功率級：

Lw=Lp2(T)+10lgSt

(5)

電抗室東側(cè)卷簾門消聲量按5 dB(A)計，可得電抗室外處聲壓級Lp2(T)=56.2 dB(A)，等效的倍頻帶聲功率級Lw=73.1 dB(A)。

陸上集控中心主要噪聲源強如表1所示。

表1 集控中心主要噪聲源強一覽

陸上集控中心主要噪聲源與四周廠界距離見表2。

建筑物在聲學建模中起到聲屏障的作用，其高度直接影響聲學計算結(jié)果。陸上集控中心運維樓、宿舍樓、220 kV配電裝置樓、500 k VGIS室、圍墻與防火墻等建筑物高度見表3。

表2 本工程主要噪聲源強距四周廠界距離

表3 本工程內(nèi)主要建筑物高度一覽

4.3 未采取降噪措施時的噪聲預測結(jié)果

采取降噪措施前廠界噪聲預測等聲級曲線見圖1，廠界噪聲預測值見表4。

圖1 采取降噪措施前噪聲預測等聲級曲線圖

表4 采取措施前廠界噪聲排放預測結(jié)果 dB(A)

由表4可知，北廠界偏西處、北廠界偏東處、西廠界偏北處夜間噪聲預測值分別為54.5 dB(A)、53.8 dB(A)、53.1 dB(A)，超過《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》(GB12348-2008)2類標準4.5 dB(A)、3.8 dB(A)、3.1 dB(A)。因此，需要對陸上集控中心噪聲采取降噪措施，以保證廠界噪聲達標。

5 采取的噪聲治理措施及效果

5.1 優(yōu)化平面布置

經(jīng)與建設單位、設計單位溝通將布置于場地西北角戶外布置的電抗器置入室內(nèi)布置。

5.2 采取隔聲屏障措施

經(jīng)與建設單位、設計單位進行溝通協(xié)調(diào)，在保證主變安全運行的前提下，本報告采取對本工程主變周圍加裝可拆卸式隔聲屏的降噪措施，具體描述見表5，隔聲屏障布置見圖2。采取降噪措施后，廠界噪聲預測建模圖見圖3，廠界噪聲預測等聲級曲線圖見圖4，廠界噪聲預測值見表6。

表5 隔聲屏障尺寸及材料

圖2 隔聲屏障布置

圖3 廠界噪聲預測建模

由表6可知，陸上集控中心四周廠界噪聲預測值可滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》(GB12348-2008)。

6 結(jié)語

通過對該擬建的500 kV高壓集控中心的噪聲源分析、噪聲分布預測結(jié)果分析及噪聲控制方案比選，集控中心采取“電抗器戶內(nèi)布置+安裝隔聲屏”控制方案后，一期、二期場地噪聲均能滿足相關標準要求?？梢?，在設計階段利用Cadna/A軟件對500 kV高壓集控中心噪聲影響進行模擬預測，可以評價高壓集控中心噪聲的污染狀況，為建設項目的可行性提供相關的依據(jù)，并為環(huán)境影響評價提供更多的技術支持。

圖4 采取降噪措施后噪聲預測等聲級曲線

表6 降噪措施后廠界噪聲排放預測結(jié)果 dB(A)