1000kV變電站噪聲分析及控制

金嵐孔憲揚(yáng)龔金鳳

（中國能源建設(shè)集團(tuán)安徽省電力設(shè)計(jì)院有限公司　安徽　合肥　230601）

1000kV變電站噪聲分析及控制

金嵐孔憲揚(yáng)龔金鳳

（中國能源建設(shè)集團(tuán)安徽省電力設(shè)計(jì)院有限公司安徽合肥230601）

本文結(jié)合某1000kV變電站電氣設(shè)備的布置，考慮噪聲對變電站站內(nèi)及附近居民的影響，通過噪聲預(yù)測軟件SoundPLAN對變電站本期及遠(yuǎn)景的環(huán)境噪聲污染影響進(jìn)行模擬、計(jì)算和預(yù)測分析，并提出經(jīng)濟(jì)、合理的噪聲治理措施。

變電站；噪聲預(yù)測；降噪措施

隨著電壓等級的提高、額定電流的增大和受設(shè)備制造水平的限制，特高壓交流電氣設(shè)備產(chǎn)生的噪聲比常規(guī)電壓等級設(shè)備產(chǎn)生的噪聲明顯增大，這就要求對特高壓變電站噪聲問題引起足夠的重視。

1　變電站的噪聲控制點(diǎn)及標(biāo)準(zhǔn)

變電站噪聲必須同時(shí)符合兩個國家標(biāo)準(zhǔn)的要求：①《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348-2008）；②《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3096-2008）。

2　變電站的主要噪聲源

1000kV特高壓變電站運(yùn)行期間的主要噪聲源如下：1000kV固定高抗噪聲、1000kV主變壓器噪聲、導(dǎo)線噪聲、電容器組和電抗器組噪聲源。

3　變電站降噪措施

噪音控制，必須考慮噪音源、傳音途徑、受音者所組成的整個系統(tǒng)。控制噪音的措施可以針對上述三個部分或其中任何一個部分。變電站的噪聲治理主要從噪聲源和傳播途徑兩個方面進(jìn)行。

3.1聲源處抑制噪聲

在工程中，控制設(shè)備噪聲源雖是降低變電站噪聲最根本最有效的方法，但由于1000kV設(shè)備的噪聲級水平受設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、造價(jià)等諸多客觀因素的限制，制造上存在一定的困難。

3.2控制傳播途徑

聲在傳播中的能量是隨著距離的增加而衰減的。聲的輻射一般有指向性，處在與聲源距離相同而方向不同的地方，接收到的聲強(qiáng)度也就不同。不過多數(shù)聲源以低頻輻射噪聲為主時(shí)，指向性很差；隨著頻率的增加，指向性就增強(qiáng)。因此，控制噪聲的傳播方向（包括改變聲源的發(fā)射方向）是降低噪聲尤其是高頻噪聲的有效措施。建立隔聲屏障，或利用天然屏障（土坡、山丘）或種植樹木，以及利用隔聲材料和隔聲結(jié)構(gòu)來阻擋噪聲的傳播。在變電站設(shè)計(jì)中，可采用合理的總平面布局，使噪聲源遠(yuǎn)離敏感點(diǎn)。此外，對于固體振動產(chǎn)生的噪聲采取隔振措施，以減弱噪聲的傳播。

3.2.1合理選擇站址和合理的平面布置

在站址的選擇上，將變電站建在遠(yuǎn)離噪聲敏感點(diǎn)的地方。若周圍有噪聲敏感點(diǎn)，應(yīng)盡量優(yōu)化總平面布置，將主變壓器布置在站區(qū)中間位置。控制傳播途徑，通過隔聲、吸聲、消聲、阻尼減振等措施，增加噪聲在傳播途徑中的能量損失，對噪聲污染的控制是最有效的。

3.2.2設(shè)置隔聲屏障或采取BOX-IN

1000kV固定高抗靠近圍墻布置，其噪聲對周圍環(huán)境的影響大，可以通過在高抗前方設(shè)置隔聲屏障或采取BOX-IN的兩種降噪方案來降低其噪聲對周圍環(huán)境的影響。

（1）1000kV固定高抗前方設(shè)置隔聲屏障

在高抗靠近圍墻處設(shè)置隔聲屏障，用來降低其噪聲對周圍環(huán)境的影響。在高抗前方設(shè)置隔聲屏障，當(dāng)高度為10m時(shí)，降噪效果最為明顯，其降噪效果可降低噪聲10～15dB（A）。

（2）1000kV固定高抗采取BOX-IN

1000kV固定高抗還可以通過采用BOX-IN的降噪方法來降低其本體的噪聲，即采用可拆卸和帶有通風(fēng)散熱消聲器的隔音室把1000kV可控高抗封閉起來，把套管、冷卻器、風(fēng)扇和壓力釋放器等放在隔音室的外面。根據(jù)測算并結(jié)合國內(nèi)直流換流站BOX-IN經(jīng)驗(yàn)，一般可降低噪聲15～20dB（A）。

4　變電站的概況和噪聲預(yù)測分析

以某1000kV變電站為例，變電站的建設(shè)規(guī)模和噪聲源聲壓級如表1。

表1　站內(nèi)主要噪聲源聲壓級

該變電站站址自然地貌為稻田，變電站圍墻距離北側(cè)南舍村約463m，距離西側(cè)張家舍約367m，距離南側(cè)荻垛村約410m，其余的敏感點(diǎn)都在1km外。

站址所處區(qū)域?qū)儆冖蝾惞δ軈^(qū)，執(zhí)行Ⅱ類功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，即廠界和周圍居民環(huán)境敏感點(diǎn)處噪聲晝間應(yīng)≤60dBA，夜間應(yīng)≤50dBA。

在不采取任何降噪措施的情況下，變電站噪聲呈南北向分布，南舍村邊界處噪聲預(yù)測最大值為50.6dB（A），超過了Ⅱ類區(qū)的要求。遠(yuǎn)景在不采取任何降噪措施的情況下北側(cè)圍墻外520m，南側(cè)圍墻外350m，東側(cè)圍墻外450m內(nèi)的區(qū)域均超過了Ⅱ類區(qū)的要求（如圖1）。

5　考慮降噪措施后的噪聲預(yù)測結(jié)果

5.11000kV固定高抗降噪方案的選擇

變電站在不采取任何降噪措施的情況下，站界和周圍敏感點(diǎn)噪聲已經(jīng)超標(biāo)。造成站界和周圍敏感點(diǎn)噪聲偏大的最主要噪聲源為1000kV固定高抗。必須首先對1000kV固定高抗采取適當(dāng)降噪措施，使之對站界和周圍敏感點(diǎn)的噪聲影響減小，才可能使站界噪聲達(dá)標(biāo)。

高抗加裝BOX-IN及高抗靠圍墻側(cè)加裝聲屏障的方式對于降噪來說最為直接有效。通過對變電站①高抗安裝BOX-IN、②圍墻加裝隔聲屏障、③高抗安裝BOX-IN+局部隔聲屏障等三種降噪方案本期、遠(yuǎn)景規(guī)模進(jìn)行分析。

圖1　變電站未采取降噪措施（本期、遠(yuǎn)景）聲分布圖

5.2高抗安裝BOX-IN處理時(shí)的噪聲預(yù)測結(jié)果

變電站本期采取降噪措施后，本期變電站北側(cè)圍墻外150m，南側(cè)圍墻外100m，東側(cè)圍墻外310m外的噪聲預(yù)測值均符合Ⅱ類區(qū)的要求。變電站遠(yuǎn)景采取加裝BOX-IN降噪措施后，變電站北側(cè)圍墻外300m，南側(cè)圍墻外300m，東側(cè)圍墻外300m內(nèi)的區(qū)域所有噪聲預(yù)測值均符合Ⅱ類區(qū)。降噪聲分布圖如圖2。

圖2　變電站高抗安裝BOX-IN降噪措施（本期、遠(yuǎn)景）聲分布圖

5.3圍墻加裝隔聲屏障的噪聲預(yù)測結(jié)果

變電站本期采取在高抗北側(cè)建設(shè)5m高圍墻、并在其上加裝3m高隔聲屏障后，變電站北側(cè)圍墻外240m，南側(cè)圍墻外180m，東側(cè)圍墻外320m外的噪聲預(yù)測值均符合Ⅱ類區(qū)。

從圖3可以看出在高抗北側(cè)加裝聲屏障，能有效阻止噪聲向北側(cè)的傳播，但是由于聲波向南側(cè)反射，使高抗和主變的噪聲疊加，是南側(cè)的噪聲值增加，雖然南側(cè)的荻垛村噪聲最大值為46dB（A），沒有超過2類的標(biāo)準(zhǔn)，但是站內(nèi)的噪聲值增加，也影響站內(nèi)人員的生產(chǎn)生活，從治理噪聲的角度，高抗加裝BOX-IN比單純的聲屏障治理效果要好。變電站遠(yuǎn)景采取在高抗北側(cè)建設(shè)5m高圍墻、并在其上加裝3m高隔聲屏障后，變電站北側(cè)圍墻外300m，南側(cè)圍墻外500m，東側(cè)圍墻外300m內(nèi)的區(qū)域所有噪聲預(yù)測值均符合Ⅱ類區(qū)。超標(biāo)區(qū)域已經(jīng)超過噪聲保護(hù)區(qū)的范圍。所以，單純的聲屏障治理效果很差。

5.4高抗安裝BOX-IN+局部隔聲屏障的噪聲預(yù)測結(jié)果

1000kV固定高抗采用BOX-IN，并在高抗北側(cè)1m處（距油坑邊緣）加裝8m高的隔聲屏障。變電站北側(cè)圍墻外80m，南側(cè)圍墻外90m，東側(cè)圍墻外300m外的噪聲預(yù)測值均符合Ⅱ類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，但是圍墻處噪聲最大值為57.6dB（A）。變電站（遠(yuǎn)景）采取在加裝BOX-IN+聲屏障措施后，變電站北側(cè)圍墻外220m，南側(cè)圍墻外300m，東側(cè)圍墻外300m內(nèi)的區(qū)域所有噪聲預(yù)測值均符合Ⅱ類區(qū)。

圖3　變電站圍墻加裝隔聲屏障（本期、遠(yuǎn)景）聲分布圖

圖4　變電站高抗安裝BOX-IN+局部隔聲屏障（本期、遠(yuǎn)景）聲分布圖

5.5方案比較

通過以上分析，三種降噪方案噪聲點(diǎn)噪聲預(yù)測結(jié)果如表2～3。

表2　不同降噪方案的噪聲對比值（本期規(guī)模）

表3　不同降噪方案的噪聲對比值（遠(yuǎn)景規(guī)模）

通過以上對比可知，單純對高抗噪聲進(jìn)行治理并不能使站界達(dá)到Ⅱ類區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。但是通過各種降噪方案，可以使變電站周邊敏感點(diǎn)的噪聲指標(biāo)達(dá)標(biāo)。綜合考慮三種方案的治理效果的對比，推薦采取方案一：高抗加裝BOX-IN的方案。

6　結(jié)論

對于1000kV變電站實(shí)施時(shí)建議采取如下的降噪措施：

（1）設(shè)置噪聲影響控制區(qū)。

（2）總平面優(yōu)化。

將變電站主變壓器布置在站區(qū)的中間位置，減小其對周圍環(huán)境的影響；可在1000kV主變壓器靠近主控通信樓一側(cè)修建防火墻，有效降低其噪聲對站前區(qū)的影響；1000kV高抗遠(yuǎn)離站前區(qū)布置，加大1000kV高抗噪聲的衰減，降低其噪聲對站前區(qū)的影響；在主控通信樓靠近1000kV主變一側(cè)設(shè)置針對低頻噪聲的隔聲窗。

（3）降低聲源噪聲

對于1000kV主變和高抗，在訂貨時(shí)嚴(yán)格限制設(shè)備廠家，使其提供的產(chǎn)品噪聲不超限值。建議設(shè)備廠家對主設(shè)備的噪聲水平進(jìn)行研究，生產(chǎn)出噪聲較低的特高壓設(shè)備。建議在設(shè)備采購時(shí)盡可能的選購低噪聲的設(shè)備。

（4）控制傳播途徑

在變電站本期及遠(yuǎn)景規(guī)模時(shí)可采用高抗加裝BOX-IN的降噪措施。

[1]《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348-2008）.

[2]《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3096-2008）.

[3]《1000kV變電站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50697-2011）.

[4]1000kV特高壓變電站聲環(huán)境影響仿真研究.環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào)，2012（03）.

[5]張紅霞，史玉柱，梁漢橋，王佩華，陳瑋.500kV變電站噪聲影響及防治措施.電力科技與環(huán)保，2012，8.

TM863

A

1673-0038（2015）30-0280-03

2015-7-11

金嵐（1980-），女，工程師，主要從事電力行業(yè)環(huán)境保護(hù)工作。

孔憲揚(yáng)（1981-），男，工程師，主要從事電力行業(yè)土建及環(huán)境保護(hù)工作。

龔金鳳（1981-），女，助理工程師，主要從事電力行業(yè)環(huán)境保護(hù)工作。