基于Cadna/A軟件的500 kV陸上集控中心噪聲影響研究

汪昱昆

(上海勘測設計研究院有限公司，上海 200434)

1 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，電網大容量高壓交直流電網的建設成為必然[1～4]，目標是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置。隨著高壓集控中心的大量建設，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，已成為急待解決的環境問題[5～7]。這必然導致需要提高變電站噪聲控制標準，優化集控中心噪聲控制設計。 結合國內某500 kV高壓集控中心的工程特點和環境特點，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，結合預測結果和噪聲排放標準，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ISO9613、RLS-90、Schall03等標準，并采用專業領域認可的方法進行修正，計算精度經德國環保局認證。該軟件適用于工業設施、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，已取得環境保護部環境工程評估中心的認證(國環評估中心文[2001]7號)。

3 工程概況

集控中心場址所在區域地貌形態簡單，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，但場區局部軟土發育，綜合評價場地穩定性一般，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戶內配電裝置、220 kV戶內配電裝置、2臺50 MVar及3臺55 MVar的220 kV戶內高壓電抗器、自耦變壓器35 kV側母線處裝設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域聲功能區為2類區，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。

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

4.2 預測參數選取

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生的噪聲等。根據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電抗器均采取室內單獨布置，電抗器室東側為卷簾門。

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

4.2.1 室內聲源等效室外聲源聲功率級計算方法

室內聲源靠近卷簾門處產生的聲壓級。

電抗室內靠近卷簾門處產生的聲壓級計算公式如下：

(1)

式(1)中，Q為指向性系數，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；r為聲源到靠近卷簾門某點處的距離，m。

其中，電抗室房間常數計算公式如下：

(2)

電抗室平均吸聲系數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；si為相應材料的面積，m2。

根據資料可知，電抗室內墻面北側、西側、南側及東側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)產生的噪聲聲壓級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《工業企業廠界環境噪聲排放標準》(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 優化平面布置

經與建設單位、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布置。

5.2 采取隔聲屏障措施

經與建設單位、設計單位進行溝通協調，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《工業企業廠界環境噪聲排放標準》(GB12348-2008)。

6 結語

通過對該擬建的500 kV高壓集控中心的噪聲源分析、噪聲分布預測結果分析及噪聲控制方案比選，集控中心采取“電抗器戶內布置+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。可見，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，并為環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果 dB(A)