基于Cadna/A軟件下500kV戶(hù)外變電站噪聲預(yù)測(cè)分析

周 翼，林 炬，劉吉?jiǎng)偅?輝

（1.江蘇輻環(huán)環(huán)境科技有限公司，江蘇 南京 210019；2.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司阜陽(yáng)供電公司，安徽 阜陽(yáng) 236000）

隨著電網(wǎng)的發(fā)展和城鎮(zhèn)區(qū)域的不斷擴(kuò)大，新建變電站的規(guī)模及電壓等級(jí)也愈來(lái)愈大，500kV戶(hù)外變電站也愈來(lái)愈多，周邊出現(xiàn)居民住宅等噪聲敏感建筑物的現(xiàn)象也屢見(jiàn)不鮮，變電站噪聲影響愈來(lái)愈受到公眾關(guān)注[1]，電力建設(shè)單位對(duì)此高度重視，積極開(kāi)展變電站噪聲治理專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)，確保變電站建成后對(duì)周邊居民的影響在可接受的范圍內(nèi)，且能滿(mǎn)足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，在變電站的設(shè)計(jì)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)中，均將噪聲預(yù)測(cè)納入其中[2-3]。

眾所周知，變電站噪聲作為一種低頻噪聲，具有聲波長(zhǎng)、衰減慢、穿透性強(qiáng)等特性，長(zhǎng)時(shí)間暴露在高強(qiáng)度低頻噪聲中能引起各種身體上的不適，使得人們對(duì)此低頻噪聲的反感程度要遠(yuǎn)高于同一響度條件下的其他噪聲[4-6]。噪聲的傳播主要由三要素構(gòu)成：聲源、傳播途徑和受聲點(diǎn)。本文將利用Cadna/A軟件對(duì)某500kV戶(hù)外變電站進(jìn)行本期及終期規(guī)模的噪聲預(yù)測(cè)，并采用圍墻加高結(jié)合隔聲屏障的傳播途徑處降噪的方案進(jìn)行有效降噪。

1 Cadna/A預(yù)測(cè)軟件簡(jiǎn)介

Cadna/A軟件為德國(guó)datakustia公司開(kāi)發(fā)的一款噪聲預(yù)測(cè)軟件[7]，運(yùn)行于Windows平臺(tái)、界面友好、功能強(qiáng)大，其計(jì)算原理源于ISO 9613-2：1996《Acoustics-Attenuation of Sound During Propagation Outdoors》，廣泛應(yīng)用于環(huán)境影響評(píng)價(jià)、建筑設(shè)計(jì)、交通管理、城市規(guī)劃等領(lǐng)域。經(jīng)原國(guó)家環(huán)?？偩汁h(huán)境工程評(píng)估中心認(rèn)證，該軟件理論基礎(chǔ)與《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則-聲環(huán)境》（HJ 2.4-2009）一致，可以作為我國(guó)區(qū)域環(huán)境噪聲預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和控制方案設(shè)計(jì)的工具軟件。

2 某500kV變電站平面布置、站內(nèi)建筑物及噪聲源分析

2.1 變電站平面布置

某500kV變電站大致呈矩形布置，東西向長(zhǎng)171m，南北向長(zhǎng)216.6m。500kV配電裝置布置在站區(qū)東側(cè)，采用架空出線(xiàn)；220kV配電裝置布置在站區(qū)西側(cè)，亦采用架空出線(xiàn)；主變位于站區(qū)中部，主控通信樓和警衛(wèi)室布置于站區(qū)南側(cè)，位于站內(nèi)道路兩側(cè)，500kV繼電器室布置于500kV配電裝置區(qū)域，站用變、35kV、220kV繼電器室、站用電室及雨淋閥室布置在主變區(qū)域，進(jìn)站道路由變電站南側(cè)正對(duì)主變運(yùn)輸?shù)缆愤M(jìn)站。站內(nèi)總平面布置圖見(jiàn)圖1。

圖1 某500kV變電站總平面布置圖

2.2 變電站噪聲源分析

某500kV變電站運(yùn)行期間的噪聲主要來(lái)自主變壓器和低壓電抗器，根據(jù)《特高壓輸電工程變電（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(shū)》相關(guān)說(shuō)明[8]，500kV變壓器按照水平面聲源進(jìn)行計(jì)算，面聲源預(yù)測(cè)按照該技術(shù)指導(dǎo)書(shū)中面積28m2（4m×7m）、距地面高度2m；低壓電抗器在設(shè)備招標(biāo)采購(gòu)文件中對(duì)低壓電抗提出聲級(jí)限值，要求低壓電抗器1m處聲壓級(jí)不超過(guò)75dB（A），亦按照水平面聲源進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，等效為面積7.5m2（2.5m×3m）、距地面高度1.5m；預(yù)測(cè)計(jì)算噪聲源強(qiáng)見(jiàn)表1，本期及終期噪聲源強(qiáng)分布見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 某500kV變電站本期規(guī)模聲源分布情況示意圖

圖3 某500kV變電站終期規(guī)模聲源分布情況示意圖

表1 某500kV戶(hù)外變電站主要噪聲源強(qiáng)情況表

2.3 站內(nèi)主要建筑物

變電站廠界噪聲值不僅與聲源處聲功率級(jí)密切相關(guān)，亦與傳播途徑上存在的實(shí)體障礙物尺寸有關(guān)，不同尺寸的障礙物對(duì)噪聲的衰減及整個(gè)聲場(chǎng)的分布影響很大。某500kV變電站內(nèi)聲源和預(yù)測(cè)點(diǎn)之間存在多個(gè)實(shí)體障礙物，如圍墻、建構(gòu)筑物等起聲屏障作用，從而引起聲能量的較大衰減。在噪聲預(yù)測(cè)分析中，可將各種形式的屏障簡(jiǎn)化為具有一定高度的薄屏障。

本次預(yù)測(cè)的某500kV變電站全站共有建筑物6座，不考慮構(gòu)架梁柱、電氣設(shè)備等體量較小的實(shí)體隔聲降噪影響，本次噪聲預(yù)測(cè)建模計(jì)算僅考慮站區(qū)內(nèi)主變及電抗器區(qū)防火防爆墻，以及站內(nèi)實(shí)體障礙物的屏蔽作用，主要有主控通信室、繼電器室、警衛(wèi)室等。站區(qū)主要實(shí)體障礙物高度見(jiàn)表2。

表2 某500kV戶(hù)外變電站主要實(shí)體障礙物高度一覽表

3 本期及終期規(guī)模下的噪聲預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)分析

由于本期新建的2組變壓器均位于站區(qū)中央，布置較為緊湊，其中#3主變A相距離北側(cè)圍墻約48m，#2主變C相距離南側(cè)圍墻約58m，每相主變兩側(cè)均建有防火防爆墻，可以適當(dāng)?shù)亟档驮肼晫?duì)周?chē)h(huán)境的影響；本期新建的低壓電抗器臺(tái)數(shù)相對(duì)較少，電抗器兩側(cè)亦建有防火防爆墻，對(duì)噪聲也有一定的阻隔作用；通過(guò)預(yù)測(cè)分析，500kV戶(hù)外變電站本期規(guī)模建成后，四側(cè)廠界晝間、夜間噪聲排放值均能夠滿(mǎn)足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348-2008）2類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求[9]。終期規(guī)模建成后，4組變壓器及4組低壓電抗器將全部建成，其中#4主變A相距離北側(cè)圍墻約12m，#1主變C相距離東南側(cè)圍墻約30m，4組電抗器距離西側(cè)圍墻約35m，自北向南排開(kāi)；通過(guò)預(yù)測(cè)分析，西側(cè)、北側(cè)及東南角部分區(qū)域廠界夜間噪聲排放值無(wú)法滿(mǎn)足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348-2008）2類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求；其余側(cè)廠界晝間、夜間噪聲排放值均能夠滿(mǎn)足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348-2008）2類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，為確保終期規(guī)模建成后能夠滿(mǎn)足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348-2008）2類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求，需對(duì)超標(biāo)側(cè)進(jìn)行噪聲治理。本期及終期廠界噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3，噪聲預(yù)測(cè)等聲級(jí)線(xiàn)圖見(jiàn)圖4、圖5。

表3 某500kV戶(hù)外變電站本期及終期廠界噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果單位：dB（A）

圖4 本期規(guī)模噪聲等聲級(jí)線(xiàn)圖

圖5 終期規(guī)模噪聲等聲級(jí)線(xiàn)圖

4 噪聲治理措施的確定

根據(jù)噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果，該500kV戶(hù)外變電站終期規(guī)模建成后，西側(cè)、北側(cè)及東南角部分區(qū)域廠界夜間噪聲排放值無(wú)法滿(mǎn)足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348-2008）2類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求，需要對(duì)超標(biāo)側(cè)進(jìn)行噪聲治理。眾多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在距離聲源處進(jìn)行隔聲降噪，噪聲治理效果是最佳的[10-11]，但在考慮運(yùn)檢單位巡視、設(shè)備更換檢修等常見(jiàn)工況的基礎(chǔ)上，聲源附近加設(shè)隔聲措施的降噪方案對(duì)后期變電站巡視及檢修會(huì)帶來(lái)諸多不便，同時(shí)也會(huì)影響變壓器的散熱，因此，本次降噪措施確定采用圍墻加高結(jié)合隔聲屏障的降噪方案。為確保變電站終期規(guī)模建成后能夠滿(mǎn)足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)過(guò)多次計(jì)算，西側(cè)圍墻加高至3m，并在頂部加設(shè)1.0m隔聲屏障，北側(cè)及東南角圍墻需加高至3m，并在頂部加設(shè)0.5m隔聲屏障，其余側(cè)圍墻保持2.3m，廠界處晝間、夜間噪聲排放值可滿(mǎn)足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348-2008）2類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 治理措施的有效性分析

通過(guò)預(yù)測(cè)可以看出，由于本期建設(shè)規(guī)模僅2臺(tái)500kV主變壓器、2臺(tái)低壓油浸式電抗器，降噪方案無(wú)需按照終期建設(shè)，但考慮終期擴(kuò)建時(shí)圍墻高度不便于繼續(xù)加高建設(shè)，因此在滿(mǎn)足本期降噪需求及終期可實(shí)施性的基礎(chǔ)上，西、北兩側(cè)圍墻升高至3.0m高度，東南角處圍墻升高至3.0m高度，同時(shí)圍墻頂部均預(yù)埋地腳螺栓，以備后期擴(kuò)建時(shí)加設(shè)隔聲屏障，其余圍墻保持2.3m的常規(guī)高度。加裝措施后的噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4，噪聲預(yù)測(cè)等聲級(jí)線(xiàn)圖見(jiàn)圖6，具體降噪方案見(jiàn)圖7。

圖7 本期規(guī)模下某500kV變電站圍墻加高區(qū)域示意圖

常規(guī)圍墻方案已能滿(mǎn)足本期規(guī)模下《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348-2008）2類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求，該降噪方案實(shí)施后，廠界更能夠滿(mǎn)足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求；結(jié)合表4及圖6可知，終期規(guī)模投運(yùn)后，僅需在西側(cè)、北側(cè)及東南角圍墻預(yù)留位置設(shè)置一定高度的隔音屏障，其中西側(cè)設(shè)置1m高隔音屏障，北側(cè)及東南角設(shè)置0.5m高隔音屏障，遠(yuǎn)期廠界噪聲排放均能夠滿(mǎn)足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348-2008）2類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求。綜合多方因素，該降噪措施不僅在施工上可行，亦不會(huì)對(duì)巡視及檢修帶來(lái)不便，更能滿(mǎn)足變電站擴(kuò)建廠界噪聲達(dá)標(biāo)的要求，因此，該降噪措施是有效的。

表4 加裝降噪措施后某500kV戶(hù)外變電站終期廠界噪聲預(yù)測(cè)結(jié)果 單位：dB（A）

圖6 終期規(guī)模噪聲等聲級(jí)線(xiàn)圖（加裝降噪措施后）

6 結(jié)論

本文針對(duì)某500kV戶(hù)外變電站，利用Cadna/A軟件進(jìn)行本期及終期的噪聲預(yù)測(cè)分析，在考慮了運(yùn)檢單位巡視、設(shè)備更換檢修以及實(shí)際施工難度的基礎(chǔ)上，提出了在變電站廠界超標(biāo)側(cè)，一次性加高圍墻，并預(yù)埋地腳螺栓，為變電站擴(kuò)建至終期規(guī)模加裝隔聲屏障作準(zhǔn)備。在實(shí)際工程應(yīng)用中，本案中所提降噪方案是眾多變電站噪聲防治的首選方案，具有較高的工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。