基于Cadna/A軟件的特高壓變電站噪聲影響研究

陳曉琳

(四川電力設計咨詢有限責任公司，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

(四川電力設計咨詢有限責任公司，四川 成都 610041)

特高壓變電站噪聲對周圍環境的影響愈發明顯，已成為亟待解決的環境問題。這就必然需要提高變電站噪聲控制標準，優化變電站噪聲控制設計。基于Cadna/A噪聲預測軟件對某規劃的1 000kV特高壓變電站本期及遠期站界噪聲進行預測分析，并提出合理的噪聲治理措施，為建設項目的可行性提供依據和環境影響評價提供技術支持。

特高壓變電站；噪聲預測；降噪措施；Cadna/A

0 引 言

近年來，隨著經濟的高速發展、城市化進程的不斷加快，用電負荷快速增長，中國電網必須建設長距離、大容量的特高壓交直流電網[1～4]，形成全國統一的聯網工程，從而實現在全國范圍內的資源優化配置。特高壓變電站的建設成為必然；但其電氣設備產生的噪聲也明顯增大，對周圍環境的影響愈發明顯，其噪聲影響越來越引起建設單位、環保部門和公眾的關注，已成為亟待解決的環境問題[5～7]。這就必然導致需要提高變電站噪聲控制標準，優化變電站噪聲控制設計。

結合國內某交流1 000kV特高壓變電站的工程特點和環境特點，基于Cadna/A噪聲預測軟件對變電站本期及遠期站界噪聲進行了預測分析，結合預測結果和噪聲排放標準，提出合理的噪聲治理措施。

1 Cadna/A噪聲預測軟件

Cadna/A噪聲預測軟件是德國研發的利用Windows操作平臺的噪聲模擬和控制軟件。該軟件適用于工業設施、公路、鐵路和區域等多種聲源的影響預測、評價、工程設計與控制對策研究。經國家環保部環境工程評估中心認證，該軟件理論基礎與中國聲環境影響評價的理論基礎一致，可以作為中國聲環境影響評價的工作軟件。

所研究的噪聲預測參數主要采用《環境影響評價技術導則-聲環境》(HJ 2.4-2009)推薦的工業噪聲預測模式進行廠界噪聲預測時，以工程噪聲貢獻值作為評價量。

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，區域地勢呈現東南高、西北低，場地海拔高程1 008.50～1 098.50 m。工程場地內無崩塌、滑坡、泥石流、巖溶等不良地質現象，穩定性較好。站址不占用基本農田，占地性質主要為牧草地，場址處植被主要為大針茅、羊草、冰草和冷蒿等。站址1 km范圍內無居民等環境敏感點分布。變電站站界執行《工業企業廠界環境噪聲排放標準》(GB 12348-2008)中2類標準限值要求，即晝間≤60 dB(A)，夜間≤50 dB(A)。

表1 設備的聲功率級

2.2 變電站建設規模

變電站本期建設規模：主變壓器2×3 000 MVA；1 000kV出線2回；1 000kV高壓并聯電抗器1組，即1×3×320 Mvar；低壓無功補償2組，即低壓并聯電抗器2×2×240 Mvar+低壓電容器2×1×210 Mvar。

變電站遠期建設規模：主變壓器2×3 000 MVA；1 000kV出線9回；500kV出線8回；1 000kV高壓并聯電抗器5組，即5×3×320 Mvar；低壓無功補償8組，即低壓電抗器8×2×240 Mvar+低壓電容器8×1×210 Mvar。

3 噪聲預測

3.1 預測參數選取

特高壓變電站噪聲主要來源于電氣設備噪聲和設備電磁噪聲，主要噪聲源設備有1 000kV主變壓器、1 000kV高壓并聯電抗器、110kV低壓電抗器及110kV電容器、導線和金具等。電暈噪聲通過對母線和金具的布置和設計進行優化，可有效控制；而110kV站用電變壓器、110kV串聯電抗器、低壓電抗器等，多位于變電站中部區域，且聲功率級較低，運行時所產生的噪聲遠不如主變壓器及高壓并聯電抗器的運行噪聲，可忽略不計。因此，該變電站主要噪聲源設備有：1)1 000kV主變壓器(含冷卻風扇)；2)1 000kV高壓并聯電抗器；3)110kV低壓并聯電抗器。根據《特高壓輸電工程變電(換流)站可聽噪聲預測計算及影響評價技術規范》(國家電網公司特計劃〔2011〕79號)，其聲源源強取值見表l所示，站內主要建筑、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

變電站噪聲預測時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，運用Cadna/A噪聲預測軟件按照表1中的聲源對變電站本期和遠期規模建立三維仿真模型。

3.2 未采取降噪措施時的噪聲預測結果

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

表3 變電站本期和遠期規模未采取措施的噪聲預測結果

4 采取的噪聲治理措施及效果

通過該變電站本期規模和遠期規模(見表3)未采取措施的噪聲預測結果可知，該變電站1 000kV主變壓器(含冷卻風扇)和110kV低壓并聯電抗器基本位于變電站站址中部區域，距離站界距離較遠，其對站界噪聲的貢獻值較小；而1 000kV高壓并聯電抗器基本靠近圍墻布置，對站界噪聲的貢獻值較大。因此，引起該變電站站界噪聲超標的主要噪聲源設備是變電站1 000kV高壓并聯電抗器，且布置在靠近圍墻處。為了使變電站本期和遠期規模站界噪聲均達到《工業企業廠界環境噪聲排放標準》(GB 12348-2008)2類標準(晝間<60 dB(A)、夜間<50 dB(A))要求，必須針對1 000kV高壓并聯電抗器采取噪聲控制措施。

4.1 優化平面布置

本工程在設計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備噪聲的傳播途徑為主要手段，優化站區內部總平面布置，達到治理噪聲的目的。

4.2 采取隔聲屏障措施

隔聲屏障措施主要從2個方面考慮，1)在靠近主要噪聲源的高壓電抗器附近設置；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，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軟件模擬預測，本期規模能夠達到噪聲控制標準要求，但遠期規模很難達到噪聲控制要求，故采用隔聲屏障措施不可行。

4.3 采取高抗Box-in降噪措施

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

表4 變電站本期和遠期規模采取措施后的噪聲預測結果

5 結 語

通過對該擬建的1 000kV特高壓變電站的噪聲源分析、噪聲分布預測結果分析及噪聲控制方案比選，變電站采取“優化變電站總平面布置+1 000kV特高壓并聯電抗器Box-in”噪聲控制方案后，本期和遠期站界噪聲均能滿足相關標準要求。可見，在設計階段利用Cadna/A軟件對1 000kV特高壓變電站噪聲影響進行模擬預測，可以評價特高壓變電站噪聲的污染狀況，為建設項目的可行性提供相關的依據和環境影響評價提供更多的技術支持。

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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，主要從事環境影響評價工作。