基于Cadna/A軟件下500kV戶外變電站噪聲預測分析

周 翼，林 炬，劉吉剛，李 輝

（1.江蘇輻環環境科技有限公司，江蘇 南京 210019；2.國網安徽省電力有限公司阜陽供電公司，安徽 阜陽 236000）

隨著電網的發展和城鎮區域的不斷擴大，新建變電站的規模及電壓等級也愈來愈大，500kV戶外變電站也愈來愈多，周邊出現居民住宅等噪聲敏感建筑物的現象也屢見不鮮，變電站噪聲影響愈來愈受到公眾關注[1]，電力建設單位對此高度重視，積極開展變電站噪聲治理專項行動，確保變電站建成后對周邊居民的影響在可接受的范圍內，且能滿足相應的標準要求。因此，在變電站的設計、環境影響評價等環節中，均將噪聲預測納入其中[2-3]。

眾所周知，變電站噪聲作為一種低頻噪聲，具有聲波長、衰減慢、穿透性強等特性，長時間暴露在高強度低頻噪聲中能引起各種身體上的不適，使得人們對此低頻噪聲的反感程度要遠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成：聲源、傳播途徑和受聲點。本文將利用Cadna/A軟件對某500kV戶外變電站進行本期及終期規模的噪聲預測，并采用圍墻加高結合隔聲屏障的傳播途徑處降噪的方案進行有效降噪。

1 Cadna/A預測軟件簡介

Cadna/A軟件為德國datakustia公司開發的一款噪聲預測軟件[7]，運行于Windows平臺、界面友好、功能強大，其計算原理源于ISO 9613-2：1996《Acoustics-Attenuation of Sound During Propagation Outdoors》，廣泛應用于環境影響評價、建筑設計、交通管理、城市規劃等領域。經原國家環保總局環境工程評估中心認證，該軟件理論基礎與《環境影響評價技術導則-聲環境》（HJ 2.4-2009）一致，可以作為我國區域環境噪聲預測、評價和控制方案設計的工具軟件。

2 某500kV變電站平面布置、站內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171m，南北向長216.6m。500kV配電裝置布置在站區東側，采用架空出線；220kV配電裝置布置在站區西側，亦采用架空出線；主變位于站區中部，主控通信樓和警衛室布置于站區南側，位于站內道路兩側，500kV繼電器室布置于500kV配電裝置區域，站用變、35kV、220kV繼電器室、站用電室及雨淋閥室布置在主變區域，進站道路由變電站南側正對主變運輸道路進站。站內總平面布置圖見圖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變電站運行期間的噪聲主要來自主變壓器和低壓電抗器，根據《特高壓輸電工程變電（換流）站噪聲預測計算及影響評價的技術指導書》相關說明[8]，500kV變壓器按照水平面聲源進行計算，面聲源預測按照該技術指導書中面積28m2（4m×7m）、距地面高度2m；低壓電抗器在設備招標采購文件中對低壓電抗提出聲級限值，要求低壓電抗器1m處聲壓級不超過75dB（A），亦按照水平面聲源進行預測分析，等效為面積7.5m2（2.5m×3m）、距地面高度1.5m；預測計算噪聲源強見表1，本期及終期噪聲源強分布見圖2、圖3。

圖2 某500kV變電站本期規模聲源分布情況示意圖

圖3 某500kV變電站終期規模聲源分布情況示意圖

表1 某500kV戶外變電站主要噪聲源強情況表

2.3 站內主要建筑物

變電站廠界噪聲值不僅與聲源處聲功率級密切相關，亦與傳播途徑上存在的實體障礙物尺寸有關，不同尺寸的障礙物對噪聲的衰減及整個聲場的分布影響很大。某500kV變電站內聲源和預測點之間存在多個實體障礙物，如圍墻、建構筑物等起聲屏障作用，從而引起聲能量的較大衰減。在噪聲預測分析中，可將各種形式的屏障簡化為具有一定高度的薄屏障。

本次預測的某500kV變電站全站共有建筑物6座，不考慮構架梁柱、電氣設備等體量較小的實體隔聲降噪影響，本次噪聲預測建模計算僅考慮站區內主變及電抗器區防火防爆墻，以及站內實體障礙物的屏蔽作用，主要有主控通信室、繼電器室、警衛室等。站區主要實體障礙物高度見表2。

表2 某500kV戶外變電站主要實體障礙物高度一覽表

3 本期及終期規模下的噪聲預測預測分析

由于本期新建的2組變壓器均位于站區中央，布置較為緊湊，其中#3主變A相距離北側圍墻約48m，#2主變C相距離南側圍墻約58m，每相主變兩側均建有防火防爆墻，可以適當地降低噪聲對周圍環境的影響；本期新建的低壓電抗器臺數相對較少，電抗器兩側亦建有防火防爆墻，對噪聲也有一定的阻隔作用；通過預測分析，500kV戶外變電站本期規模建成后，四側廠界晝間、夜間噪聲排放值均能夠滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348-2008）2類標準要求[9]。終期規模建成后，4組變壓器及4組低壓電抗器將全部建成，其中#4主變A相距離北側圍墻約12m，#1主變C相距離東南側圍墻約30m，4組電抗器距離西側圍墻約35m，自北向南排開；通過預測分析，西側、北側及東南角部分區域廠界夜間噪聲排放值無法滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348-2008）2類標準要求；其余側廠界晝間、夜間噪聲排放值均能夠滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348-2008）2類標準要求，因此，為確保終期規模建成后能夠滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348-2008）2類標準要求，需對超標側進行噪聲治理。本期及終期廠界噪聲預測結果見表3，噪聲預測等聲級線圖見圖4、圖5。

表3 某500kV戶外變電站本期及終期廠界噪聲預測結果單位：dB（A）

圖4 本期規模噪聲等聲級線圖

圖5 終期規模噪聲等聲級線圖

4 噪聲治理措施的確定

根據噪聲預測結果，該500kV戶外變電站終期規模建成后，西側、北側及東南角部分區域廠界夜間噪聲排放值無法滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348-2008）2類標準要求，需要對超標側進行噪聲治理。眾多學者研究發現，在距離聲源處進行隔聲降噪，噪聲治理效果是最佳的[10-11]，但在考慮運檢單位巡視、設備更換檢修等常見工況的基礎上，聲源附近加設隔聲措施的降噪方案對后期變電站巡視及檢修會帶來諸多不便，同時也會影響變壓器的散熱，因此，本次降噪措施確定采用圍墻加高結合隔聲屏障的降噪方案。為確保變電站終期規模建成后能夠滿足相應標準要求，經過多次計算，西側圍墻加高至3m，并在頂部加設1.0m隔聲屏障，北側及東南角圍墻需加高至3m，并在頂部加設0.5m隔聲屏障，其余側圍墻保持2.3m，廠界處晝間、夜間噪聲排放值可滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348-2008）2類標準要求。

5 治理措施的有效性分析

通過預測可以看出，由于本期建設規模僅2臺500kV主變壓器、2臺低壓油浸式電抗器，降噪方案無需按照終期建設，但考慮終期擴建時圍墻高度不便于繼續加高建設，因此在滿足本期降噪需求及終期可實施性的基礎上，西、北兩側圍墻升高至3.0m高度，東南角處圍墻升高至3.0m高度，同時圍墻頂部均預埋地腳螺栓，以備后期擴建時加設隔聲屏障，其余圍墻保持2.3m的常規高度。加裝措施后的噪聲預測結果見表4，噪聲預測等聲級線圖見圖6，具體降噪方案見圖7。

圖7 本期規模下某500kV變電站圍墻加高區域示意圖

常規圍墻方案已能滿足本期規模下《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348-2008）2類標準要求，該降噪方案實施后，廠界更能夠滿足相應的標準要求；結合表4及圖6可知，終期規模投運后，僅需在西側、北側及東南角圍墻預留位置設置一定高度的隔音屏障，其中西側設置1m高隔音屏障，北側及東南角設置0.5m高隔音屏障，遠期廠界噪聲排放均能夠滿足《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348-2008）2類標準要求。綜合多方因素，該降噪措施不僅在施工上可行，亦不會對巡視及檢修帶來不便，更能滿足變電站擴建廠界噪聲達標的要求，因此，該降噪措施是有效的。

表4 加裝降噪措施后某500kV戶外變電站終期廠界噪聲預測結果 單位：dB（A）

圖6 終期規模噪聲等聲級線圖（加裝降噪措施后）

6 結論

本文針對某500kV戶外變電站，利用Cadna/A軟件進行本期及終期的噪聲預測分析，在考慮了運檢單位巡視、設備更換檢修以及實際施工難度的基礎上，提出了在變電站廠界超標側，一次性加高圍墻，并預埋地腳螺栓，為變電站擴建至終期規模加裝隔聲屏障作準備。在實際工程應用中，本案中所提降噪方案是眾多變電站噪聲防治的首選方案，具有較高的工程實際應用價值。