500kV戶外變電站噪聲影響預(yù)測分析

李艷華

（福建中試所電力調(diào)整試驗(yàn)有限責(zé)任公司，福建 福州 350007）

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)區(qū)域的不斷擴(kuò)大，城鎮(zhèn)區(qū)域用電量不斷增加，新建變電站的規(guī)模和電壓等級越來越大，500kV變電站建設(shè)地點(diǎn)也越來越靠近城鎮(zhèn)區(qū)域，因此變電站周邊出現(xiàn)居民等聲環(huán)境敏感目標(biāo)的現(xiàn)象也屢見不鮮。對此，國網(wǎng)電力建設(shè)單位對變電站運(yùn)行期產(chǎn)生的噪聲高度重視，從變電站選址、設(shè)計(jì)、環(huán)境影響評價(jià)等環(huán)節(jié)，積極開展變電站噪聲預(yù)測、治理專項(xiàng)行動，從源頭控制變電站噪聲影響，確保變電站運(yùn)行期四側(cè)廠界噪聲均可滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348—2008）中相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)限值要求，周邊居民等聲環(huán)境敏感目標(biāo)要滿足《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3096—2008）中相應(yīng)功能區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

1 變電站噪聲分析

1.1 變電站噪聲產(chǎn)生原因

變電站噪聲源主要由主變壓器（簡稱主變）、高壓并聯(lián)電抗器（簡稱高抗）、低壓電抗器、低壓電容器、高壓斷路器等各類開關(guān)裝置操作設(shè)備和風(fēng)機(jī)、導(dǎo)線、金具電暈等產(chǎn)生。主變噪聲產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，主要是由鐵芯磁滯伸縮變形和繞組、油箱及磁屏蔽內(nèi)的電磁力引起的。與主變原理相似，高抗噪聲也是由鐵芯磁滯伸縮及繞組振動產(chǎn)生。低壓電抗器采用干式空芯型時(shí)，其噪聲主要是由線圈振動引起的，采用油浸鐵芯時(shí)，噪聲產(chǎn)生原理與高抗類似。低壓電容器噪聲由電容器振動引起。高壓斷路器等各類開關(guān)裝置操作引起的噪聲不連續(xù)，且持續(xù)時(shí)間短。風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲主要來源于扇葉旋轉(zhuǎn)造成的空氣旋渦流動噪音[1]。在變電站噪聲影響預(yù)測中，主要考慮主變壓器、高壓電抗器、低壓電抗器、低壓電容器的影響。

1.2 變電站噪聲特性

主變及電抗器的噪聲頻率主要集中在63Hz～1000Hz，噪聲頻譜一般在63Hz、125Hz、250Hz、500Hz處出現(xiàn)明顯的峰值。風(fēng)機(jī)設(shè)備的噪聲主要是中高頻率，波長短，衰減快。低頻噪聲波長長、衰減慢、傳播距離遠(yuǎn)，且穿透性強(qiáng)，能避開障礙物[2]。

2 某500kV變電站基本概況

2.1 變電站工程組成

該文選用某500kV變電站進(jìn)行噪聲影響分析，變電站按終期規(guī)模一次性征地，主要建構(gòu)筑物、圍墻等一次性建設(shè)。本期新建1臺主變，1組高壓并聯(lián)電抗器、1組低壓無功補(bǔ)償裝置，預(yù)留3臺主變及每臺主變低壓側(cè)配備的低壓無功補(bǔ)償裝置場地，某500kV變電站工程組成見表1。

表1 某500kV變電站基本組成一覽表

2.2 變電站平面布置

某500kV變電站大致呈矩形布置，長216.5m，寬165m。站內(nèi)電氣總平面按三個(gè)區(qū)域布置，其中500kV配電裝置布置在站區(qū)東北部，采用戶外GIS電氣設(shè)備，架空出線；220kV配電裝置布置在站區(qū)西南部，采用戶外GIS電氣設(shè)備，架空出線；中部布置主變壓器及35kV繼電器小室，主變區(qū)域按遠(yuǎn)景規(guī)劃布置四組單相油浸自冷變壓器，主變相間設(shè)防火墻，35kV配電裝置采用“一”字型布置型式；全站建設(shè)1組高壓電抗器，布置在站區(qū)東南側(cè)，主控制樓及警衛(wèi)室布置在站區(qū)西北側(cè)，進(jìn)站道路從站址西北側(cè)引接。變電站總平面布置如圖1所示。

圖1 某500kV變電站總平面布置圖

2.3 變電站主要建筑物

噪聲傳播三要素為聲源、傳播途徑及受聲點(diǎn)[3]。因此變電站廠界噪聲貢獻(xiàn)值不僅與主變、高抗等電氣設(shè)備的噪聲源強(qiáng)有關(guān)，還與聲源和廠界的距離、變電站內(nèi)主控樓等建筑物的阻隔有關(guān)。500kV變電站內(nèi)實(shí)體障礙物主要有主變間防火防爆墻、主控樓、繼電器小室、圍墻等。變電站內(nèi)主要建筑物尺寸見表2。

表2 某500kV變電站主要建筑物尺寸一覽表

2.4 變電站噪聲源強(qiáng)分析

變電站運(yùn)行期主要考慮主變壓器、高壓電抗器、低壓電抗器的噪聲影響。根據(jù)《220kV～750kV變電站噪聲控制設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》（Q/GDW 11125—2013）推薦噪聲源強(qiáng)及對已投運(yùn)500kV變電站主變壓器的類比監(jiān)測數(shù)據(jù)，本次預(yù)測變電站噪聲源強(qiáng)取值詳見表3。

表3 某500kV變電站主要設(shè)備噪聲源強(qiáng)一覽表

3 某500kV變電站噪聲影響預(yù)測分析

該文利用Cadna/A軟件預(yù)測變電站噪聲。Cadna/A軟件的理論基礎(chǔ)與《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 聲環(huán)境》（HJ 2.4—2021）一致，并經(jīng)原國家環(huán)?？偩汁h(huán)境工程評估中心認(rèn)證，可作為建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境噪聲預(yù)測、評價(jià)和控制方案設(shè)計(jì)的預(yù)測軟件。

噪聲由聲源點(diǎn)傳播到受聲點(diǎn)，將受到傳播距離、空氣吸收、障礙物反射與屏蔽等因素的影響，預(yù)測點(diǎn)處聲壓級隨距離增加逐漸衰減。根據(jù)《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 聲環(huán)境》（HJ2.4—2021）中戶外聲傳播的衰減預(yù)測模式，借助Cadna/A軟件預(yù)測變電站廠界及周邊聲環(huán)境敏感目標(biāo)噪聲[1]。

首先，建立坐標(biāo)系，確定各噪聲源點(diǎn)坐標(biāo)和預(yù)測點(diǎn)坐標(biāo)，見表4。根據(jù)噪聲源與預(yù)測點(diǎn)之間的距離以及聲源特性等情況，可將聲源簡化成點(diǎn)聲源、線聲源或是面聲源。

表4 某500kV變電站聲源的坐標(biāo)位置

其次，根據(jù)變電站總平面布置圖得出各聲源到預(yù)測點(diǎn)之間的距離以及主控樓等建筑物的位置，由《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 聲環(huán)境》（HJ2.4—2021）附錄A中的預(yù)測模式及Cadna/A軟件預(yù)測出各聲源到預(yù)測點(diǎn)的聲壓級，再計(jì)算各預(yù)測點(diǎn)受各聲源影響產(chǎn)生的總A計(jì)權(quán)聲壓級。

再次，預(yù)測點(diǎn)位。以變電站四側(cè)圍墻為廠界，距變電站東南側(cè)153m、東北側(cè)180m處各有一處聲環(huán)境敏感目標(biāo)。因此東南側(cè)、東北側(cè)預(yù)測點(diǎn)在圍墻外1m，圍墻上方0.5m（即2.8m），西北側(cè)、西南側(cè)預(yù)測點(diǎn)在圍墻外1m，離地1.2m。

最后，預(yù)測結(jié)果。根據(jù)Cadna/A預(yù)測軟件計(jì)算，本期4號主變投運(yùn)后，變電站廠界噪聲預(yù)測結(jié)果見表5。

根據(jù)表5的預(yù)測結(jié)果可知，變電站的西北側(cè)、西南側(cè)廠界晝夜間噪聲均可滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348—2008）2類標(biāo)準(zhǔn)限值要求（即晝間≤60dB（A），夜間≤50dB（A））[4]。由于4號主變距離東南側(cè)以及高壓電抗器距東南側(cè)、東北側(cè)廠界距離較近，因此變電站東南側(cè)、東北側(cè)廠界噪聲無法滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348—2008）2類標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

表5 本期廠界噪聲預(yù)測值

4 噪聲治理措施

4.1 確定噪聲治理措施

根據(jù)眾多研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在距離噪聲源強(qiáng)較近處進(jìn)行隔聲降噪的效果最好。但考慮在4號主變C相及高壓電抗器附近加設(shè)隔聲措施的降噪方案會給運(yùn)行期變電站巡視及檢修帶來諸多不便。因此，本次降噪措施確定采用加高廠界圍墻并結(jié)合隔聲屏障的降噪方案。為確保變電站終期規(guī)模建成投運(yùn)后，四側(cè)廠界晝夜間噪聲均滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348—2008）2類標(biāo)準(zhǔn)限值要求，經(jīng)過Cadna/A預(yù)測軟件多次計(jì)算，將東南側(cè)（長60m）、東北側(cè)（長60m）正對高壓電抗器方向的圍墻加高至3m，并在頂部加設(shè)1m隔聲屏障。將東南側(cè)（長105m）、東北側(cè)（長130m）其余段圍墻加高至3m，并在頂部加設(shè)0.5m隔聲屏障[5-9]。加裝措施后，變電站總平面圖如圖2所示。

圖2 某500kV變電站加裝措施后總平面布置圖

4.2 噪聲治理措施可行性分析

將變電站東南側(cè)（長60m）、東北側(cè)（長60m）正對高壓電抗器方向的圍墻加高至3m，并在頂部加設(shè)1m隔聲屏障，將東南側(cè)（長105m）、東北側(cè)（長130m）其余段圍墻加高至3m，并在頂部加設(shè)0.5m隔聲屏障后，變電站本期運(yùn)行期噪聲預(yù)測結(jié)果見表6，終期規(guī)模運(yùn)行期噪聲預(yù)測結(jié)果見表7。

表6 加裝措施后本期廠界噪聲預(yù)測值

表7 加裝措施后終期廠界噪聲預(yù)測值

根據(jù)預(yù)測結(jié)果，將變電站東南側(cè)（長60m）、東北側(cè)（長60m）正對高壓電抗器方向的圍墻加高至3m，并在頂部加設(shè)1m隔聲屏障，將東南側(cè)（長105m）、東北側(cè)（長130m）其余段圍墻加高至3m，并在頂部加設(shè)0.5m隔聲屏障。本期及終期規(guī)模運(yùn)行時(shí)廠界噪聲均滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348—2008）2類標(biāo)準(zhǔn)限值要求。該降噪措施不僅在施工方案上可行，而且也不會給運(yùn)行期的巡視及檢修帶來不便，且變電站終期規(guī)模運(yùn)行期四側(cè)廠界噪聲也可達(dá)標(biāo)。同時(shí)通過調(diào)查實(shí)際運(yùn)行的變電站，加高圍墻及隔聲屏障是眾多500kV變電站噪聲防治的首選方案。綜上所述，該降噪措施方案可行。

5 結(jié)論

該文借助Cadna/A預(yù)測軟件進(jìn)行本期及終期500kV變電站運(yùn)行的噪聲預(yù)測分析，在考慮了施工可行性及運(yùn)行期巡視、設(shè)備更換檢修便利性的基礎(chǔ)上，提出了在變電站廠界超標(biāo)側(cè)加高圍墻并加裝隔聲屏障的措施，使變電站四側(cè)廠界噪聲均滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348—2008）2類標(biāo)準(zhǔn)限值要求。